简析常用的开关电源电流检测技术的优缺点

马胜龙

对开关电源的检测是开关电源电路设计的关键，并能影响到

开关电源的应用性能。为了对开关电源的检测技术有深入的认识和了解，本文简要对比分析了开关电源检测的技术，并着重分析了常用的几种电流检测技术，分析了电流检测技术的优缺点。电流检测技术在开关电源检测中具有电路结构简单、检测精度高、易于操作等特点。本文通过对开关电源电流检测技术的简要分析归纳提出了根据开关电源不同的应用情况来选择开关电源电流检测技术的建议。

【关键词】：开关电源 电流检测技术 电流型控制

一、开关电源电流检测技术的选择

开关电源从本质来讲是一种功率半导体器件，是电力电子技术中通过控制开关晶体管开通和关断从而达到输出稳定的一种电源。主要有电压型控制方法和电流型控制等两种方法。不过无论是电压型或是电流型控制开关电源，都是通过对开關电源输出电流信号检测来探测开关电源开路、短路和过电流的状态，从而达到控制开关电源输出目的。

电压型控制开关电源原理：主要是比对输入和输出的误差电压，通过电压控制开关电源的反馈控制环路的反馈信号来实现输出电压的控制。具有单环回路容易设计和分析、抗干扰能力比较强等优点。但是缺点也很明显，需要消耗额外的电功率。

而这一问题在电流型检测控制电路中不存在。开关电源电流型检测控制技术原理：主要是通过电流反馈环来检测电感电流。电流型控制具有快速的动态响应和自动的过流保护功能，能够实现准确的回路控制，所检测到的开关电源电流信号在控制回路中能够提供电流反馈回路，用来决定连续模式和非连续模式进行转换的时间。开关电源电流型检测电路的精度、能量损耗、体积和反馈速度都优越于开关电源电压型检测控制电路。

电流型控制具有回路稳定性好、负载响应快等优点。但存在在双环反馈回路中电路分析比较复杂，因为比电压型检测控制电路多了个控制回路，增加了整个开关电源电路的设计复杂度、影响开关电源工作效率的缺点。图1为开关电源电流型检测控制电路图。电路原理为：通过电流信号Vs与误差放大器的输出电平VE进行比较，PWM比较器的输出脉冲与振荡器（OSC）所产生的时钟信号一起输入到触发器（LOGIC模块），使触发器的输出将驱动功率管导通。

本文的目的是对开关电源电流检测的几种电路进行简要分析和总结。

二、常见的几种开关电源电流检测技术

（一）传统的开关电源电路检测控制技术

传统的开关电源电路检测控制技术是在要检测的电流路径中插入一个电阻，如图2。在开关电源电路中插入电阻进行监控和检测的方法会因为电阻本身的电阻率消耗电能，造成一定的电功率损耗，增加开关电源电路的负担。根据欧姆定律，从图2 可以看出插入电阻RS是要消耗一部分开关电源电路电功率的。因此开关电源电流型插入电阻造成的开关电源电路的电功率消耗应越小越好。这就需要在满足控制开关电源电路需要的前提下，尽量减小电阻值，而插入电阻的电阻值大小又是控制电路的必须要素。造成了不必要的开关电源电功率损耗。

（二）电流检测校准电路

针对开关电源电流型插入电阻检测控制电路所存在的不足，在现代电子电路中经常使用一种能够自动校准的开关电源电流检测方法，其工作原理是检测电路温度变化从而校准导电电阻的电阻率来进行校准来提高检测精度。

三、各种检测方法优缺点比较

开关电源电流检测的几种电路具有不同的特点，各有优缺点。比如：l、插入电阻式电流检测电流具有电路简单的优点和引起功率损耗大的缺点。

2、电流检测校准电路具有功率消耗低、允许产生较高的检测电压等优点，但由于体积、成本和不可集成性等特点，这种方法不适合于便携式电子设备，多用于大功率系统。

3、滤波器检测电路具有电功率损耗小的优点，但在实际应用中因为需要通过已知电感和电容的值来达到提高对开关噪声敏感度的区分，存在容差而不适于集成电路。

结论

在现代电子应用中，进行开关电源检测电路设计时，需要根据具体的实际应用情况来考虑所采用的检测技术，主要考虑有：l、需要检测交流信号还是直流信号。2、需要检测平均电流、峰值电流、还是总的电流波形。3、隔离条件，电路实施的复杂度和制作成本。4、在测量过程中是否可以接受能量损失。5、对检测精度和稳定性的要求等。

截止目前，在现代电子电路应用中，还没有设计出任何一种在各个方面性能都优越的电流检测方法，每种方法都有其优点和缺点，因此将各种电流检测方法的性能及适应条件进行比较是非常必要的。

本文简要分析比较了3种电流检测方法，描述了各种检测方法的适应条件，并且阐述了他们的各自优缺点，这些特点决定了他们分别适用于具有不同检测目的的开关电源电路。

【参考文献】

【1】陶雪慧，许建平，吴松荣。无传感器电流型控制开关电源斜坡补偿研究[J]。电工电能新技术。2007年10月，第26卷，第4期，75-80

【2】邓彦彦，吕征宇。一种新型的并联开关电源的均流方法。电源技术应用[J]。2005年第9期：20-22