電流模式控制因其高可靠性、簡(jiǎn)單的環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單可靠的負(fù)載共享能力而被廣泛用于開關(guān)模式電源。電流檢測(cè)信號(hào)是電流模式開關(guān)模式電源設(shè)計(jì)的重要組成部分；它用于調(diào)節(jié)輸出并提供過流保護(hù)。

　　圖 1 顯示了 LTC3855 同步開關(guān)模式降壓電源的電流檢測(cè)電路。LTC3855 是一款具有逐周期限流功能的電流模式控制器件。檢測(cè)電阻 RS 負(fù)責(zé)監(jiān)控電流。

　　圖 1：開關(guān)模式電源電流檢測(cè)電阻（RS）。　　圖 2 顯示了兩種情況下電感電流的示波器圖像：第一種情況是電感電流能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載（紅線），第二種情況是輸出短路（紫線）。

　　LTC3855 電流限制和折返示例，如 1.5 V/15 A 電源軌上所示。

　　圖 2：LTC3855 電流限制和折返示例，如 1.5 V/15 A 電源軌所示。
　　最初，峰值電感電流由所選電感值、電源開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間、電路的輸入和輸出電壓以及負(fù)載電流（圖中用“1”表示）設(shè)定。當(dāng)短路時(shí)，電感電流迅速上升，直到達(dá)到電流限制，此時(shí) RS× I INDUCTOR (IL) 等于最大電流檢測(cè)電壓 - 保護(hù)器件和下游電路（圖中用“2”表示）。此后，內(nèi)置電流折返限制（圖中用“3”表示）進(jìn)一步降低電感電流以最大限度地減少熱應(yīng)力。　　電流感應(yīng)還有其他用途。它允許在多相電源設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)精確的電流共享。對(duì)于輕載電源設(shè)計(jì)，它可用于通過防止反向電流來提高效率（反向電流是從輸出到輸入以相反方向流過電感器的電流，這在某些應(yīng)用中可能是不受歡迎的，甚至是破壞性的）。此外，當(dāng)多相應(yīng)用負(fù)載較輕時(shí)，可以使用電流感應(yīng)來減少所需的相數(shù)，從而提高電路效率。對(duì)于需要電流源的負(fù)載，電流感應(yīng)可以將電源轉(zhuǎn)變?yōu)楹懔髟矗糜?LED 驅(qū)動(dòng)、電池充電和驅(qū)動(dòng)激光器等應(yīng)用。

　　　圖 3：具有高端 RSENSE 的降壓轉(zhuǎn)換器。
　　電流檢測(cè)電阻的位置與開關(guān)穩(wěn)壓器架構(gòu)一起決定了要檢測(cè)的電流。檢測(cè)的電流包括峰值電感電流、谷值電感電流（連續(xù)導(dǎo)通模式下電感電流的最小值）和平均輸出電流。檢測(cè)電阻的位置會(huì)影響功率損耗、噪聲計(jì)算以及檢測(cè)電阻監(jiān)控電路看到的共模電壓。
　　降壓調(diào)節(jié)器高端放置
　　對(duì)于降壓穩(wěn)壓器，電流檢測(cè)電阻可以放置在多個(gè)位置。當(dāng)放置在頂部 MOSFET 的高端時(shí)（如圖 3 所示），它會(huì)在頂部 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)檢測(cè)峰值電感電流，因此可用于峰值電流模式控制電源。但是，當(dāng)頂部 MOSFET 關(guān)斷且底部 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)，它不會(huì)測(cè)量電感電流。
　　在這種配置中，電流感應(yīng)可能會(huì)很嘈雜，因?yàn)轫敳?MOSFET 的導(dǎo)通邊緣具有很強(qiáng)的開關(guān)電壓振鈴。為了盡量減少這種影響，需要較長(zhǎng)的電流比較器消隱時(shí)間（比較器忽略輸入的時(shí)間）。這會(huì)限制最小開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，并可能限制最小占空比（占空比 = VOUT/VIN）和最大轉(zhuǎn)換器降??壓比。請(qǐng)注意，在高端配置中，電流信號(hào)可能位于非常大的共模電壓 (VIN) 之上。
　　降壓調(diào)節(jié)器低側(cè)放置　　在圖 4 中，檢測(cè)電阻位于底部 MOSFET 下方。在此配置中，它檢測(cè)谷值模式電流。為了進(jìn)一步降低功率損耗并節(jié)省元件成本，可以使用底部 FET RDS(ON) 來檢測(cè)電流，而無需使用外部電流檢測(cè)電阻 RSENSE。

　　
　　圖 4：具有低側(cè) RSENSE 的降壓轉(zhuǎn)換器。
　　這種配置通常用于谷值模式控制電源。它也對(duì)噪聲敏感，但在這種情況下，當(dāng)占空比較大時(shí)，它會(huì)很敏感。谷值模式控制降壓轉(zhuǎn)換器允許高降壓比；然而，由于其固定/受控的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，其最大占空比受到限制。
　　降壓調(diào)節(jié)器與電感串聯(lián)放置　　在圖 5 中，電流檢測(cè)電阻 RSENSE 與電感串聯(lián)，因此它可以檢測(cè)連續(xù)電感電流，可用于平均電流監(jiān)測(cè)和峰值或谷值電流監(jiān)測(cè)。因此，此配置允許峰值、谷值或平均電流模式控制。

　
　　圖 5：RSENSE 與電感器串聯(lián)。
　　這種感測(cè)方法可提供最佳的信噪比性能。外部 RSENSE 通常可以提供非常精確的電流感測(cè)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)精確的電流限制和均流。然而，RSENSE 也會(huì)導(dǎo)致額外的功率損耗和元件成本。為了降低功率損耗和成本，可以使用電感器繞組直流電阻 (DCR) 來感測(cè)電流，而無需外部 RSENSE。
　　升壓和反相調(diào)節(jié)器的高端放置　　對(duì)于升壓調(diào)節(jié)器，檢測(cè)電阻可以與電感串聯(lián)，以提供高端檢測(cè)（圖 6）。

　
　　圖 6：具有高端 RSENSE 的升壓轉(zhuǎn)換器。
　　由于升壓具有連續(xù)輸入電流，因此產(chǎn)生三角波形并連續(xù)監(jiān)測(cè)電流。
　　降壓 - 升壓低側(cè) SENSE 電阻放置或與電感串聯(lián)　　圖 8 顯示了4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，其檢測(cè)電阻位于低端。當(dāng)輸入電壓遠(yuǎn)高于輸出電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換器以降壓模式運(yùn)行，當(dāng)輸入電壓遠(yuǎn)低于輸出電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換器以升壓模式運(yùn)行。在此電路中，檢測(cè)電阻位于 4 開關(guān) H 橋配置的底部。設(shè)備的模式（降壓模式或升壓模式）決定了要監(jiān)控的電流。

　　在降壓模式（開關(guān) D 始終導(dǎo)通，開關(guān) C 始終關(guān)閉）下，檢測(cè)電阻監(jiān)測(cè)底側(cè)開關(guān) B 電流，并且電源作為谷值電流模式降壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)行。
　　在升壓模式（開關(guān) A 始終開啟，開關(guān) B 始終關(guān)閉）下，檢測(cè)電阻與底部 MOSFET (C) 串聯(lián)，并在電感電流上升時(shí)測(cè)量峰值電流。在此模式下，由于不監(jiān)控谷值電感電流，因此當(dāng)電源處于輕負(fù)載狀態(tài)時(shí)很難檢測(cè)到負(fù)電感電流。負(fù)電感電流意味著能量只是從輸出傳輸回輸入 - 但由于與傳輸相關(guān)的損耗，效率會(huì)受到影響。對(duì)于電池供電系統(tǒng)等輕負(fù)載效率很重要的應(yīng)用，這種電流檢測(cè)方法是不可取的。
　　圖 9 中的電路通過將檢測(cè)電阻與電感串聯(lián)來解決此問題，以便在降壓和升壓模式下持續(xù)測(cè)量電感電流信號(hào)。由于電流檢測(cè) RSENSE 連接到具有高開關(guān)噪聲的 SW1 節(jié)點(diǎn)，因此需要精心設(shè)計(jì)控制器 IC，以便為內(nèi)部電流比較器留出足夠的消隱時(shí)間。

　　圖 9：LT8390 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，RSENSE 與電感串聯(lián)。

　　還可以在輸入端添加一個(gè)額外的檢測(cè)電阻，以限制輸入電流，或在輸出端添加一個(gè)額外的檢測(cè)電阻（如下所示），以用于電池充電或驅(qū)動(dòng) LED 等恒定輸出電流應(yīng)用。在這種情況下，由于需要平均輸入或輸出電流信號(hào)，因此可以在電流檢測(cè)路徑中添加一個(gè)強(qiáng) RC 濾波器，以降低電流檢測(cè)噪聲。
　　在大多數(shù)上述示例中，電流檢測(cè)元件被假定為檢測(cè)電阻。然而，情況并非如此，而且通常并非如此。其他檢測(cè)技術(shù)包括使用 MOSFET 上的壓降或電感器的直流電阻 (DCR)。這些電流檢測(cè)方法在第 3 部分“電流檢測(cè)方法”中進(jìn)行了介紹。
　　開關(guān)電源常用的三種電流檢測(cè)方法是：使用檢測(cè)電阻、使用 MOSFET RDS(ON) 和使用電感的直流電阻 (DCR)。每種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在選擇方法時(shí)應(yīng)予以考慮。