簡析常用的開關電源電流檢測技術的優缺點

馬勝龍

對開關電源的檢測是開關電源電路設計的關鍵，并能影響到

開關電源的應用性能。為了對開關電源的檢測技術有深入的認識和了解，本文簡要對比分析了開關電源檢測的技術，并著重分析了常用的幾種電流檢測技術，分析了電流檢測技術的優缺點。電流檢測技術在開關電源檢測中具有電路結構簡單、檢測精度高、易于操作等特點。本文通過對開關電源電流檢測技術的簡要分析歸納提出了根據開關電源不同的應用情況來選擇開關電源電流檢測技術的建議。

【關鍵詞】：開關電源 電流檢測技術 電流型控制

一、開關電源電流檢測技術的選擇

開關電源從本質來講是一種功率半導體器件，是電力電子技術中通過控制開關晶體管開通和關斷從而達到輸出穩定的一種電源。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電源，都是通過對開關電源輸出電流信號檢測來探測開關電源開路、短路和過電流的狀態，從而達到控制開關電源輸出目的。

電壓型控制開關電源原理：主要是比對輸入和輸出的誤差電壓，通過電壓控制開關電源的反饋控制環路的反饋信號來實現輸出電壓的控制。具有單環回路容易設計和分析、抗干擾能力比較強等優點。但是缺點也很明顯，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。開關電源電流型檢測控制技術原理：主要是通過電流反饋環來檢測電感電流。電流型控制具有快速的動態響應和自動的過流保護功能，能夠實現準確的回路控制，所檢測到的開關電源電流信號在控制回路中能夠提供電流反饋回路，用來決定連續模式和非連續模式進行轉換的時間。開關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越于開關電源電壓型檢測控制電路。

電流型控制具有回路穩定性好、負載響應快等優點。但存在在雙環反饋回路中電路分析比較復雜，因為比電壓型檢測控制電路多了個控制回路，增加了整個開關電源電路的設計復雜度、影響開關電源工作效率的缺點。圖1為開關電源電流型檢測控制電路圖。電路原理為：通過電流信號Vs與誤差放大器的輸出電平VE進行比較，PWM比較器的輸出脈沖與振蕩器（OSC）所產生的時鐘信號一起輸入到觸發器（LOGIC模塊），使觸發器的輸出將驅動功率管導通。

本文的目的是對開關電源電流檢測的幾種電路進行簡要分析和總結。

二、常見的幾種開關電源電流檢測技術

（一）傳統的開關電源電路檢測控制技術

傳統的開關電源電路檢測控制技術是在要檢測的電流路徑中插入一個電阻，如圖2。在開關電源電路中插入電阻進行監控和檢測的方法會因為電阻本身的電阻率消耗電能，造成一定的電功率損耗，增加開關電源電路的負擔。根據歐姆定律，從圖2 可以看出插入電阻RS是要消耗一部分開關電源電路電功率的。因此開關電源電流型插入電阻造成的開關電源電路的電功率消耗應越小越好。這就需要在滿足控制開關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電源電功率損耗。

（二）電流檢測校準電路

針對開關電源電流型插入電阻檢測控制電路所存在的不足，在現代電子電路中經常使用一種能夠自動校準的開關電源電流檢測方法，其工作原理是檢測電路溫度變化從而校準導電電阻的電阻率來進行校準來提高檢測精度。

三、各種檢測方法優缺點比較

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

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

3、濾波器檢測電路具有電功率損耗小的優點，但在實際應用中因為需要通過已知電感和電容的值來達到提高對開關噪聲敏感度的區分，存在容差而不適于集成電路。

結論

在現代電子應用中，進行開關電源檢測電路設計時，需要根據具體的實際應用情況來考慮所采用的檢測技術，主要考慮有：l、需要檢測交流信號還是直流信號。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，電路實施的復雜度和制作成本。4、在測量過程中是否可以接受能量損失。5、對檢測精度和穩定性的要求等。

截止目前，在現代電子電路應用中，還沒有設計出任何一種在各個方面性能都優越的電流檢測方法，每種方法都有其優點和缺點，因此將各種電流檢測方法的性能及適應條件進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條件，并且闡述了他們的各自優缺點，這些特點決定了他們分別適用于具有不同檢測目的的開關電源電路。

【參考文獻】

【1】陶雪慧，許建平，吳松榮。無傳感器電流型控制開關電源斜坡補償研究[J]。電工電能新技術。2007年10月，第26卷，第4期，75-80

【2】鄧彥彥，呂征宇。一種新型的并聯開關電源的均流方法。電源技術應用[J]。2005年第9期：20-22