Почему реализация сети измерения тока (CSN) путем измерения тока переключателя проще, чем реализация измерения тока катушки индуктивности?

Ток переключения можно определить с помощью резистора измерения тока небольшой величины между источником и землей. Поскольку он привязан к земле, его легко использовать в системе управления. Кроме того, температурный коэффициент резистора мал, в отличие от использования RDSon полевого транзистора или ESR катушки индуктивности. В интегрированных решениях токовое зеркало на полевых транзисторах может обеспечить измерение с малыми потерями.

Для измерения тока индуктора требуется резистор, включенный последовательно с индуктором, или сеть вокруг индуктора, чтобы компенсировать реактивное сопротивление и обеспечить оценку постоянного тока. В любом случае, он не привязан к земле, и один конец быстро переключается. Схема для обнаружения и преобразования токового сигнала требует дифференциального усилителя и, возможно, фильтра для подавления пиков переключения.

Если вы используете сеть для компенсации реактивного сопротивления, чтобы получить ток индуктора, температурный коэффициент меди может быть проблемой, и иногда требуется компенсация с помощью термистора.

[При измерении тока катушки индуктивности мы ищем напряжение на ESR катушки индуктивности. Если бы мы не использовали внешнюю сеть для компенсации реактивного сопротивления, у нас было бы V=L di/dt+i ESR. Нам нужно просто i*ESR. Эта техника полностью объясняется ЗДЕСЬ ]

Однако, определяя истинный ток индуктора, вы можете использовать режим управления средним током. Это позволяет избежать проблемы субгармонических колебаний. Однако это усложняет реализацию поциклового ограничения тока.

Я думаю, что автор говорит об использовании MOSFET Rds в качестве резистора измерения тока. Это лучше, чем добавление токоизмерительного резистора. Rds МОП-транзистора являются неотъемлемыми (вы застряли с ним), поэтому вы должны принять потери, которые он вызывает. Но если вы добавите токоизмерительный резистор, вы понесете еще большие потери.

Rd полевого МОП-транзистора подчиняются простому правилу закона Ома: V = I * R. Если вы знаете R и измеряете V, вы можете легко рассчитать I. На практике для управления вам может не понадобиться точное знание R. Регулятор пикового тока, обсуждаемый в этой статье, будет корректировать точку пикового тока вверх или вниз по мере необходимости, пока выходное напряжение не станет правильным. Таким образом, выходное регулирование будет хорошим, даже если Rds немного меняется от устройства к устройству или в зависимости от температуры. Такова природа контроля с обратной связью.

Некоторые контроллеры также имеют поцикловое ограничение тока. В статье упоминается об этом, называя это защитой от перегрузки по току. Само по себе это не является частью управления, это просто функция, которая может помочь избежать насыщения катушки индуктивности и ограничить ток короткого замыкания. Эта функция ДЕЙСТВИТЕЛЬНО зависит от точного знания Rds. По сути, это абсолютный верхний предел пикового тока. Если этот ток будет достигнут, контроллер мгновенно выключит переключатель верхнего плеча, независимо от того, находится ли выходное напряжение в регулированном состоянии или нет. Таким образом, если Rds немного отличается от устройства к устройству, то абсолютный верхний предел также будет немного отличаться, и защита от перегрузки по току будет срабатывать на несколько разных уровнях от устройства к устройству.

Непосредственное определение мгновенного тока катушки индуктивности путем измерения напряжения на катушке индуктивности нецелесообразно. Для метода управления пиковым током мгновенный ток должен измеряться, когда переключатель на стороне высокого напряжения замкнут, а ток индуктора линейно возрастает. Однако в этом случае напряжение дросселя равно Vin-Vds-Vout. Vds маленький, а Vin и Vout в значительной степени исправлены. Таким образом, обнаружение почти фиксированного напряжения не поможет вам определить ток. Джон Д. упомянул, что можно использовать сеть для компенсации реактивного сопротивления катушки индуктивности. Когда вы это сделаете, сопротивление индуктора станет вашим чувствительным резистором. Я мало что знаю об этом, но похоже, что такая сеть будет фильтром и, таким образом, повлияет на полосу пропускания сигнала, что сделает определение мгновенного тока трудным или невозможным.

Таким образом, единственный практический способ измерить мгновенный ток катушки индуктивности — косвенно использовать резистор для измерения тока, включенный последовательно с катушкой индуктивности. Как отмечалось ранее, это добавляет потерь, поэтому по возможности лучше этого не делать.

В повышающем преобразователе обычно используется N-канальный МОП-транзистор с заземленным истоком. Это упрощает определение тока на стороне низкого напряжения. Понижающий преобразователь обычно имеет полевой МОП-транзистор P или N на стороне высокого напряжения, который можно использовать для измерения тока на стороне высокого напряжения. Хотя спроектировать схему измерения верхнего плеча сложнее, это все же вполне выполнимо. Многие ИС включают эту функцию.