測量電流的兩種“損耗”電流感測方法

電源一般會(huì)感測輸出電壓并對其進(jìn)行穩(wěn)壓。但通?？傂枰獪y量某種類型的電流。需要測量電流的主要原因有兩個(gè)：

1 .電流模式控制目的

2 .電流保護(hù)/調(diào)節(jié)

有多種測量電流的方法，但這些方法可分為兩類：損耗電流感測(添加一個(gè)組件，產(chǎn)生損耗)，或無損耗電流感測(使用現(xiàn)有組件)。

測量電流的兩種“損耗”電流感測方法有……

只使用一個(gè)電阻器便可測量電流。每個(gè)人都知道歐姆定律：V=IR。通過測量已知電阻器上的電壓就可以確定電流。圖 1 是如何測量電源輸出端電流的簡易圖。

圖 1：使用一個(gè)電阻器測量電源輸出電流

用這種方法測量電流可能對于限制或調(diào)節(jié) DC 層面上的輸出電流非常有用。出于控制目的，通常需要非?？焖俚販y量 AC 電流。圖 2 是測量同步降壓轉(zhuǎn)換器的 FET 電流的方法。

圖 2：使用一個(gè)電阻器測量 FET 電流

這種電流測量方法對于電流模式控制非常必要。在低側(cè) FET 的源極中使用一個(gè)電阻器會(huì)讓測量工作非常簡單，因?yàn)樗?GND 為參考。

盡管使用一個(gè)電阻器非常簡單，但也有一個(gè)致命的弱點(diǎn) — 電阻器會(huì)消耗電源!

雖然非常簡單，而且可能很精確(電阻器支持 0.1% 的容差)，但電阻器確實(shí)會(huì)在系統(tǒng)中造成損耗。對于極大電流而言，這通常無法接受。這會(huì)在系統(tǒng)中快速形成很大的損耗。此外，電阻器還會(huì)對壓降產(chǎn)生穩(wěn)壓及電壓容差問題。必須有一種更好的方法!

替代方案是使用電流傳感變壓器，其不僅可實(shí)現(xiàn)極低損耗，而且還可對 AC 電流進(jìn)行測量。在電阻器不適用的情況下，電流傳感變壓器可用來替代傳感電阻器，能夠提高效率。圖 3 是如何使用電流傳感變壓器測量隔離式轉(zhuǎn)換器中的初級(jí)電流。

圖 3：使用電流傳感變壓器測量初級(jí)電流

此外，電流傳感變壓器也有助于電路設(shè)計(jì)人員通過使用匝數(shù)升壓比獲得增益因數(shù)。要使用電流傳感變壓器，還需要增加一些電路并進(jìn)行額外的考慮。變壓器只能測量 AC 電流，因此需要在有限的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷初級(jí)開關(guān)。在此期間，變壓器可復(fù)位，整個(gè)繞組的電壓可能會(huì)變負(fù)。因此，您需要使用一個(gè)與繞組串聯(lián)的二極管。事實(shí)上，變壓器需要復(fù)位，才能防止電流傳感變壓器用于測量 DC。如果沒有關(guān)斷時(shí)間供變壓器復(fù)位，它就會(huì)飽和，該信息就會(huì)沒用。變壓器在電路中及 PCB 上的布置也非常重要。必須注意確保讓循環(huán)電流環(huán)路最小化。

這里討論的兩種方法都需要添加額外的損耗組件。在下篇博客中，我將討論幾種方法，其可用于采用電路中已有的組件測量電流。