簡析常用的開關(guān)電源電流檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

馬勝龍 河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院

對開關(guān)電源的檢測是開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，并能影響到

一、開關(guān)電源電流檢測技術(shù)的選擇

開關(guān)電源從本質(zhì)來講是一種功率半導(dǎo)體器件，是電力電子技術(shù)中通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷從而達(dá)到輸出穩(wěn)定的一種電源。主要有電壓型控制方法和電流型控制等兩種方法。不過無論是電壓型或是電流型控制開關(guān)電源，都是通過對開關(guān)電源輸出電流信號(hào)檢測來探測開關(guān)電源開路、短路和過電流的狀態(tài)，從而達(dá)到控制開關(guān)電源輸出目的。

電壓型控制開關(guān)電源原理：主要是比對輸入和輸出的誤差電壓，通過電壓控制開關(guān)電源的反饋控制環(huán)路的反饋信號(hào)來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制。具有單環(huán)回路容易設(shè)計(jì)和分析、抗干擾能力比較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是缺點(diǎn)也很明顯，需要消耗額外的電功率。

而這一問題在電流型檢測控制電路中不存在。開關(guān)電源電流型檢測控制技術(shù)原理：主要是通過電流反饋環(huán)來檢測電感電流。電流型控制具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和自動(dòng)的過流保護(hù)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的回路控制，所檢測到的開關(guān)電源電流信號(hào)在控制回路中能夠提供電流反饋回路，用來決定連續(xù)模式和非連續(xù)模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)間。開關(guān)電源電流型檢測電路的精度、能量損耗、體積和反饋速度都優(yōu)越于開關(guān)電源電壓型檢測控制電路。

電流型控制具有回路穩(wěn)定性好、負(fù)載響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。但存在在雙環(huán)反饋回路中電路分析比較復(fù)雜，因?yàn)楸入妷盒蜋z測控制電路多了個(gè)控制回路，增加了整個(gè)開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度、影響開關(guān)電源工作效率的缺點(diǎn)。圖1為開關(guān)電源電流型檢測控制電路圖。電路原理為：通過電流信號(hào)Vs與誤差放大器的輸出電平VE進(jìn)行比較，PWM比較器的輸出脈沖與振蕩器(OSC)所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)一起輸入到觸發(fā)器(LOGIC模塊)，使觸發(fā)器的輸出將驅(qū)動(dòng)功率管導(dǎo)通。

本文的目的是對開關(guān)電源電流檢測的幾種電路進(jìn)行簡要分析和總結(jié)。

圖1 開關(guān)電源電流型檢測控制電路圖

二、常見的幾種開關(guān)電源電流檢測技術(shù)

（一）傳統(tǒng)的開關(guān)電源電路檢測控制技術(shù)

傳統(tǒng)的開關(guān)電源電路檢測控制技術(shù)是在要檢測的電流路徑中插入一個(gè)電阻，如圖2。在開關(guān)電源電路中插入電阻進(jìn)行監(jiān)控和檢測的方法會(huì)因?yàn)殡娮璞旧淼碾娮杪氏碾娔埽斐梢欢ǖ碾姽β蕮p耗，增加開關(guān)電源電路的負(fù)擔(dān)。根據(jù)歐姆定律，從圖2 可以看出插入電阻RS是要消耗一部分開關(guān)電源電路電功率的。因此開關(guān)電源電流型插入電阻造成的開關(guān)電源電路的電功率消耗應(yīng)越小越好。這就需要在滿足控制開關(guān)電源電路需要的前提下，盡量減小電阻值，而插入電阻的電阻值大小又是控制電路的必須要素。造成了不必要的開關(guān)電源電功率損耗。

圖2 開關(guān)電源電流型插入電阻檢測控制電路圖

（二）電流檢測校準(zhǔn)電路

針對開關(guān)電源電流型插入電阻檢測控制電路所存在的不足，在現(xiàn)代電子電路中經(jīng)常使用一種能夠自動(dòng)校準(zhǔn)的開關(guān)電源電流檢測方法，其工作原理是檢測電路溫度變化從而校準(zhǔn)導(dǎo)電電阻的電阻率來進(jìn)行校準(zhǔn)來提高檢測精度。

三、各種檢測方法優(yōu)缺點(diǎn)比較

開關(guān)電源電流檢測的幾種電路具有不同的特點(diǎn)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。比如：l、插入電阻式電流檢測電流具有電路簡單的優(yōu)點(diǎn)和引起功率損耗大的缺點(diǎn)。

2、電流檢測校準(zhǔn)電路具有功率消耗低、允許產(chǎn)生較高的檢測電壓等優(yōu)點(diǎn)，但由于體積、成本和不可集成性等特點(diǎn)，這種方法不適合于便攜式電子設(shè)備，多用于大功率系統(tǒng)。

3、濾波器檢測電路具有電功率損耗小的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)樾枰ㄟ^已知電感和電容的值來達(dá)到提高對開關(guān)噪聲敏感度的區(qū)分，存在容差而不適于集成電路。

結(jié)論

在現(xiàn)代電子應(yīng)用中，進(jìn)行開關(guān)電源檢測電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體的實(shí)際應(yīng)用情況來考慮所采用的檢測技術(shù)，主要考慮有：l、需要檢測交流信號(hào)還是直流信號(hào)。2、需要檢測平均電流、峰值電流、還是總的電流波形。3、隔離條件，電路實(shí)施的復(fù)雜度和制作成本。4、在測量過程中是否可以接受能量損失。5、對檢測精度和穩(wěn)定性的要求等。

截止目前，在現(xiàn)代電子電路應(yīng)用中，還沒有設(shè)計(jì)出任何一種在各個(gè)方面性能都優(yōu)越的電流檢測方法，每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此將各種電流檢測方法的性能及適應(yīng)條件進(jìn)行比較是非常必要的。

本文簡要分析比較了3種電流檢測方法，描述了各種檢測方法的適應(yīng)條件，并且闡述了他們的各自優(yōu)缺點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了他們分別適用于具有不同檢測目的的開關(guān)電源電路。