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在大电流转换器中实现精确和无损的电流检测
dianlaotie | 2022-11-10 09:49:31    阅读:497   发布文章

很明显,高效率和小尺寸是 DC/DC 转换器解决方案的关键基准。作为一名系统工程师,我敏锐地意识到更高的效率是减少功率损耗、降低组件温度以及在给定气流和环境温度环境下提供更多可用功率的蓝图。然而,将解决方案压缩成一个小的 PCB 尺寸是另一个挑战。


随着要求更高的效率和功率密度目标的实现,在动力传动系中使用寄生电路电阻来实现无损电流检测非常有价值。从这个意义上说,电感 DCR 电流检测有助于满足与过流保护、多相电流共享、电流模式控制或负载电流遥测相关的性能目标。


为了正确理解这一点,请看下面的两种主要稳压器拓扑,降压和升压,使用电感器 DCR 进行连续电流检测。通过与电感器并联的低通 RC 感应网络密切模拟电感器导纳,可以得出与电感器电流成正比的电压图像。电感器 DCR 通常规定为 ±8% 的容差,有时甚至更低,从而获得可接受的感应精度。


(a) 降压和 (b) 升压同步稳压器中的电感 DCR 电流感应


在大电流转换器中实现精确和无损的电流检测




放弃分流器和电流互感器,而是利用寄生电路元件进行无损电流检测,在功率密度和成本方面是有利的。在降压或升压转换器中,仅检测低侧 MOSFET 的 R DS(ON)两端的电压是非常不准确的。例如,25°C 时的 R DS(ON)没有严格规定,取决于施加的栅极电压。同样,检测仅在低端 MOSFET 导通时可用。在高边 MOSFET 导通期间不发生感测。另一方面,电感 DCR 电流检测提供连续检测。


当然,电感 DCR 检测电路必须适应 DCR 随温度的已知变化。铜的电阻温度系数 (TCR) 为 3930ppm/°C,这意味着 50°C 的温度波动有 20% 的变化。


使用作为热二极管连接并位于电感器远程位置的低成本 BJT 可以方便地解决这个问题。考虑到这一点,我最近写了一篇文章,更深入地探讨了这个话题。


为工程师提供了一种易于理解、实用的解决方案,用于在负载点稳压器应用中实现准确和无损的电流检测。方案简单而清晰地解释了理解电感器 DCR 电流检测技术所必需的基本概念。在解释了现有方法的缺点之后,他提出了一个实用的解决方案,并附有实验结果,向读者证明该解决方案已准备好在现实世界中使用。”


下面是一个LM27403降压转换器,它使用电感 DCR 电流感应和远程 BJT 进行热补偿。BJT的D V BE与开尔文温度成正比。还提供具有可编程设定点的系统级热关断功能,以提高可靠性。在此处观看 LM27403 稳压器解决方案的视频演示。


具有温度补偿电感 DCR 电流感应的 LM27403 降压稳压器


在大电流转换器中实现精确和无损的电流检测




LM27403是一款特性丰富,易于使用,同步降压控制器,此控制器提供出色的集成等级和性能以实现高功率密度,负载点(POL)直流 - 直流稳压器解决方案内的出色效率.200kHz和1.2MHz之间的电阻器可编程开关频率,以及具有自适应死区时间的集成高电流MOSFET栅极驱动器提供优化解决方案方案尺寸的灵活性,并且大大提升了转换效率。


可通过一个0.6V,1%精确电压基准连同一个30ns高侧MOSFET最小可控接通时间来获得高精度和低输出电压.LM27403使用无损耗电感直流电阻(DCR)电流感应和物美价廉的2N3904 BJT远程感测电感温度,提供高精度热补偿过流保护(OCP)。


LM27403内置一个传统电压模式控制回路,其中包含高增益带宽误差放大器和PWM输入电压前馈电路,可简化补偿设计并在整个线路电压和负载电流范围内提供出色的瞬态响应。强制PWM(FPWM)操作可消除频率变化,最大限度降低敏感应用中的电磁干扰(EMI)。开漏电源正常电路提供电源轨排序和故障报告。其他特性包括支持自动恢复的可编程系统级热关断,输出电压远程感测,可配置软启动,单调启动至预偏置负载,集成偏置电源低压降(LDO)稳压器,外部电源跟踪,通过自定义迟滞精确使能可编程线路欠压锁定(UVLO)以及适用于拍频敏感型应用和多稳压器应用的同步功能.LM27403采用间距为0.5mm的4mm x 4mm散热增强型WQFN-24封装。


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