在現(xiàn)代開關(guān)電源設(shè)計中，電流檢測是一項關(guān)鍵技術(shù)。它不僅用于實(shí)現(xiàn)電流模式控制、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，還廣泛應(yīng)用于限流保護(hù)、負(fù)載均流、輕載效率優(yōu)化及恒流輸出等應(yīng)用場景。本文將從工程師視角出發(fā)，深入解析常見的電流檢測技術(shù)，探討其優(yōu)缺點(diǎn)，并提供實(shí)用的選型建議。

一、電流檢測的基本作用

電流檢測主要用于以下方面：

電流模式控制：提升環(huán)路響應(yīng)速度，簡化補(bǔ)償設(shè)計；

過流保護(hù)（OCP）：防止功率器件和負(fù)載因過載損壞；

多相均流：確保各相功率分配均衡；

輕載管理：避免反向電流流動，提升效率；

恒流輸出：適用于LED驅(qū)動、電池充電等應(yīng)用。

以LTC3855為例，其采用峰值電流檢測機(jī)制，通過外部電阻RS監(jiān)測電感電流，實(shí)現(xiàn)逐周期限流與電流折返功能，從而有效保護(hù)系統(tǒng)安全。

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二、電流檢測電阻的布局策略

電流檢測電阻（RSENSE）的位置直接影響檢測信號的準(zhǔn)確性與適用性。以下是常見布局方式及其特性對比：

1. 高端檢測（高端MOSFET側(cè)）

優(yōu)點(diǎn)：可檢測峰值電流，適用于峰值電流模式控制；

缺點(diǎn)：共模電壓高，易受噪聲干擾；限制最小導(dǎo)通時間；

適用場景：高頻降壓轉(zhuǎn)換器、對瞬態(tài)響應(yīng)要求高的系統(tǒng)。

2. 低端檢測（低端MOSFET側(cè)）

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低；

缺點(diǎn)：僅能檢測谷值電流；對占空比變化敏感；

適用場景：低成本、中等性能的DC/DC模塊。

3. 與電感串聯(lián)（電感后端）

優(yōu)點(diǎn)：支持峰值、谷值或平均電流檢測；

缺點(diǎn)：功耗較高，需考慮寄生電感影響；

適用場景：高性能電流控制、升降壓拓?fù)洹?/p>

4. 升壓與升降壓拓?fù)渲械牟季?/p>

在升壓電路中，RSENSE通常放置于電感前端，便于連續(xù)檢測輸入電流；而在升降壓拓?fù)渲校粜柰瑫r兼顧升壓與降壓模式下的電流測量，推薦將RSENSE置于電感中點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)全范圍電流監(jiān)控。

三、主流電流檢測方法比較

1. 使用檢測電阻（RSENSE）

精度高：誤差通常在1%以內(nèi)，溫度系數(shù)低至100 ppm/°C；

功耗問題：引入額外損耗，影響整體效率；

布局要點(diǎn)：優(yōu)先選用低ESL封裝（如倒幾何SMD），避免繞線式電阻；

典型應(yīng)用：精密電源、并聯(lián)均流系統(tǒng)。

2. 利用MOSFET RDS(ON)

優(yōu)點(diǎn)：無需外置元件，節(jié)省空間與成本；

缺點(diǎn)：精度差，溫度漂移大（可達(dá)80%以上）；

適用場景：低成本、非關(guān)鍵性限流保護(hù)。

3. 電感DCR檢測法

原理：利用電感繞組的直流電阻進(jìn)行間接檢測；

優(yōu)點(diǎn)：無額外功耗，適合低壓輸出系統(tǒng)；

缺點(diǎn)：無法檢測飽和，受溫度影響較大；

改進(jìn)措施：采用RC網(wǎng)絡(luò)匹配L/DCR，使用軟飽和電感（如粉芯電感）；

典型應(yīng)用：低電壓輸出電源、便攜設(shè)備供電模塊。

四、特殊應(yīng)用與注意事項

1. 均流設(shè)計

在多相電源中，使用RSENSE是實(shí)現(xiàn)精確均流的最佳選擇。通過調(diào)節(jié)每相的檢測增益，可以實(shí)現(xiàn)±1%以內(nèi)的電流平衡。

2. 恒流輸出控制

在LED驅(qū)動、電池充電等應(yīng)用中，建議采用RSENSE結(jié)合ADC反饋的方式，實(shí)現(xiàn)高精度的恒流控制。

3. 噪聲抑制與布局技巧

對于小信號檢測（如DCR檢測），必須使用開爾文接法；

敏感走線應(yīng)遠(yuǎn)離高di/dt節(jié)點(diǎn)；

在檢測路徑中加入RC濾波器，可有效抑制高頻噪聲。

4. 溫度補(bǔ)償

某些控制器（如LTC3855）內(nèi)置溫度補(bǔ)償功能，可顯著提升DCR檢測在寬溫范圍下的精度。

五、總結(jié)與選型建議

在實(shí)際工程設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求（如精度、效率、成本、可靠性）綜合評估各種方案。對于追求高性能與穩(wěn)定性的工業(yè)級或汽車級電源系統(tǒng)，推薦優(yōu)先采用RSENSE檢測方案；而對于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，則可根據(jù)具體需求選擇DCR或RDS(ON)方式。

此外，借助LTpowerCAD和LTspice等工具，可以快速完成電流檢測電路的建模與仿真，有助于縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計成功率。