介绍有损耗和无损耗电流测试方法

损耗电流检测方法

只需使用电阻器即可测量电流。每个人都知道欧姆定律：V=IR。通过测量已知电阻器上的电压，可以确定电流。图1显示了一个非常简单的图表，说明了如何测量电源输出中的电流。

图1：使用电阻器测量电源的输出电流

用这种方法测量电流可能有助于限制或调节输出电流的直流电平。出于控制目的，通常需要进行非常快速的交流电流测量。图2显示了如何测量同步降压转换器的 FET 中的电流。

图2：使用电阻器测量 FET 电流

这种电流测量对于电流模式控制是必要的。在低端 FET 的源极中使用一个电阻器可以使测量变得非常容易，因为它以 GND 为参考。

虽然使用电阻很简单，但它们有一个致命的缺陷——电阻烧电!

虽然非常简单且可能非常准确(电阻器的容差为0.1%)，但电阻器确实会导致系统损耗。对于非常大的电流，这通常是不可接受的。这会迅速增加系统中的大量损失。电阻器还可能导致电压降的调节和电压容差问题。一定有更好的方法!有..

或者，使用电流检测变压器以获得极低的损耗和测量交流电流的能力。在电阻器不实用的情况下，可以使用电流检测变压器代替检测电阻器来提高效率。图3显示了如何使用电流检测变压器来检测隔离转换器中的初级电流。

图3：使用电流感应变压器测量初级电流

电流检测变压器允许电路设计人员通过使用匝数的升压比来包含增益因子。为了使用电流感应变压器，需要一些额外的电路和注意事项。变压器只能测量交流电流，因此初级开关需要在有限的时间内关闭。在此期间，变压器复位，绕组两端的电压可能变为负值。因此，您需要包括一个与绕组串联的二极管。需要重置变压器的事实会阻止电流检测变压器用于直流测量。如果没有关闭变压器复位的时间，它就会饱和，信息没有用处。变压器在电路中和 PCB 上的放置也非常重要。

无损电流检测技术

下面我们将讨论使用已经存在的电路元件来检测电流的两种方法。这两种方法是电感器 DCR 感测和 FET 感测。

电感 DCR 感应不是超级准确，但足够好。通常，电感器的 DCR 约为 +/-10%。考虑到铜的温度变化，您可能会得到一些非常不准确的测量结果。一个节省的好处是，在 DCR 网络之后，您最终会得到一个非常干净的信号，没有开关噪声。图1显示了从电感器 DCR 中提取电流信息所需的网络。

图1

该网络的组件由以下等式选择：

设置 DCR 网络时需要考虑几个因素：

1. 控制器或传感电路可以处理的最大信号大小 – 可能需要对其进行划分。

2. 温度补偿 – 具有负温度系数的组件可用于帮助保持 DCR 在整个温度范围内保持恒定。

通常，DCR 感测用于电流模式控制的多相配置。使用这种技术很容易实现多相之间的电流共享。

使用 FET 感应，但要注意开关噪声!当 FET 切换时，会产生大量噪声。这种噪音需要过滤。图2显示了 FET 感应方案以及噪声如何干扰测量。可以采取一些措施来减轻这种噪音，但它们并非没有代价。

图2

1. 使用 RC 网络进行过滤。这没关系，但它可以使当前信号四舍五入并且边缘不干净。四舍五入的电流检测信号会导致抖动和其他噪声问题。

2. 前沿消隐。这是一种忽略电流检测信号的第一部分的技术。这样做的主要问题是它会导致最短的接通时间，如果出现问题，占空比只能减少这么多。

图3显示了上面显示的两个修复的惩罚。

图3

无损耗电流检测技术不如使用精密电阻器准确，但可以避免效率和功率损耗问题。通常，无损方法对于效率收益超过准确性问题的应用来说已经足够好了。