原標題：開關模式電源電流檢測

開關模式電源（Switch Mode Power Supply，SMPS）的電流檢測是電源設計中的重要環節，它主要用于調節輸出、提供過流保護，并在多相電源設計中實現精確均流等功能。以下是對開關模式電源電流檢測的詳細介紹：

一、電流檢測的重要性

電流檢測信號是電流模式開關模式電源設計的重要組成部分。在電流模式控制中，通過檢測電感電流或開關電流，可以實現電源的閉環控制，從而提高電源的穩定性和響應速度。同時，電流檢測還可以提供過流保護功能，防止電源在短路或過載情況下損壞。

二、常用的電流檢測方法

開關模式電源常用的電流檢測方法主要包括使用檢測電阻、使用MOSFET的RDS(ON)以及使用電感器的直流電阻(DCR)三種。

1. 使用檢測電阻

• 原理：通過串聯一個檢測電阻來測量電流。當電流流過時，會在電阻上產生壓降，通過測量這個壓降就可以得到電流值。

• 優點：檢測誤差低（通常在1%至5%之間），溫度系數也非常低（約為100ppm/°C），可以提供高精度的電流檢測信號。

• 缺點：會增加額外的功耗，導致解決方案整體效率略有降低。同時，專用電流檢測電阻也可能增加解決方案成本。此外，檢測電阻的寄生電感（ESL）也可能對電流檢測精度產生影響。

2. 使用MOSFET的RDS(ON)

• 原理：利用MOSFET在導通時的內阻RDS(ON)來檢測電流。當MOSFET導通時，其內阻上會產生壓降，通過測量這個壓降就可以得到電流值。

• 優點：實現簡單且經濟高效。

• 缺點：精度不高，RDS(ON)值可能在很大的范圍內變化（大約33%或更多），且溫度系數也可能非常大。此外，如果使用外部MOSFET，還需要考慮MOSFET寄生封裝電感的影響。這種方法不適合用于非常高的電流水平，尤其是多相電路中需要良好相位均流的情況。

3. 使用電感器的直流電阻(DCR)

• 原理：利用電感繞組的寄生電阻（DCR）來測量電流。這種方法無需額外的檢測電阻，可以降低組件成本并提高電源效率。

• 優點：與MOSFET RDS(ON)相比，銅線繞組的電感DCR通常具有較小的部件間變化，盡管它仍然隨溫度而變化。在低輸出電壓應用中受到青睞，因為檢測電阻上的任何壓降都代表輸出電壓的很大一部分。

• 缺點：無法直接測量電感電流，因此無法檢測電感飽和。此外，電感DCR檢測可能會增加電感磁芯損耗。使用DCR傳感方法時，由于傳感信號小，需要開爾文傳感來減少噪聲拾取。

三、電流檢測電阻的位置與影響

電流檢測電阻的位置連同開關穩壓器架構決定了要檢測的電流類型（如峰值電感電流、谷值電感電流或平均輸出流）。檢測電阻的位置還會影響功率損耗、噪聲計算以及檢測電阻監控電路看到的共模電壓。常見的放置位置包括：

1. 降壓調節器高端：在頂部MOSFET導通時檢測峰值電感電流。但此時電流信號可能位于非常大的共模電壓之上，且可能受到頂部MOSFET導通邊沿的開關電壓振蕩的影響，需要一個較長的電流比較器消隱時間來減小影響。

2. 降壓調節器低端：檢測谷值模式電流。這種配置通常用于谷值模式控制的電源，對噪聲敏感程度在占空比較大時較高。

3. 與電感串聯：可以檢測連續電感電流，此電流可用于監測平均電流以及峰值或谷值電流。這種方法可提供最佳的信噪比性能，但也會引起額外的功率損耗和元件成本。為了減少功率損耗和成本，可以利用電感線圈直流電阻(DCR)檢測電流。

對于升壓調節器和反相調節器，檢測電阻也可以放置在高端或低端，具體取決于所需的電流檢測類型和噪聲敏感性。

四、電流檢測的應用與考慮因素

電流檢測在開關模式電源中具有廣泛的應用，包括但不限于：

1. 過流保護：通過檢測電流值并設置閾值來實現過流保護功能，防止電源在短路或過載情況下損壞。

2. 精確均流：在多相電源設計中，利用電流檢測可以實現精確均流，提高電源的穩定性和效率。

3. 防止電流反向流動：對于輕負載電源設計，電流檢測可以防止電流反向流動（即從輸出到輸入的電流），從而提高效率并避免潛在的破壞性影響。

在選擇電流檢測方法時，需要考慮以下因素：

1. 精度要求：根據應用需求確定所需的電流檢測精度。

2. 功耗與效率：評估不同檢測方法對電源效率的影響，并選擇功耗較低的方法。

3. 成本考慮：考慮檢測電阻、MOSFET或其他相關組件的成本，并選擇性價比高的方案。

4. 噪聲與穩定性：分析不同檢測方法對噪聲敏感性和穩定性的影響，并選擇適當的濾波和消隱技術來減小噪聲干擾并提高穩定性。

綜上所述，開關模式電源的電流檢測是一個復雜而重要的環節。在選擇電流檢測方法時，需要綜合考慮精度、功耗、成本、噪聲與穩定性等因素，并根據具體應用需求進行權衡和優化。