測量電流的兩種“損耗”電流感測方法有哪些

作者：Robert Taylor

電源一般會感測輸出電壓并對其進行穩壓。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：

電流模式控制目的

電流保護／調節

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（添加一個組件，產生損耗），或無損耗電流感測（使用現有組件）。

測量電流的兩種“損耗”電流感測方法有……

只使用一個電阻器便可測量電流。每個人都知道歐姆定律：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節 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 是測量同步降壓轉換器的 FET 電流的方法。

圖 2：使用一個電阻器測量 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 FET 的源極中使用一個電阻器會讓測量工作非常簡單，因為它以 GND 為參考。

盡管使用一個電阻器非常簡單，但也有一個致命的弱點 — 電阻器會消耗電源！

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

替代方案是使用電流傳感變壓器，其不僅可實現極低損耗，而且還可對 AC 電流進行測量。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換器中的初級電流。

圖 3：使用電流傳感變壓器測量初級電流

此外，電流傳感變壓器也有助于電路設計人員通過使用匝數升壓比獲得增益因數。要使用電流傳感變壓器，還需要增加一些電路并進行額外的考慮。變壓器只能測量 AC 電流，因此需要在有限的時間內關斷初級開關。在此期間，變壓器可復位，整個繞組的電壓可能會變負。因此，您需要使用一個與繞組串聯的二極管。事實上，變壓器需要復位，才能防止電流傳感變壓器用于測量 DC。如果沒有關斷時間供變壓器復位，它就會飽和，該信息就會沒用。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電流環路最小化。

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。如果您對該方法有任何疑問或評論，請寫在下面的評論欄中。