拆解LTC7878电感DCR电流检测的底层逻辑
出处:网络整理 发布于:2026-05-21 15:56:48 | 47 次阅读
电感 DCR 电流检测
以往的 4 开关降压 - 升压控制器通常采用外部电流检测电阻来进行电流检测。然而,LTC7878 作为一款率先使用电感 DCR 进行电感电流检测的 4 开关降压 - 升压控制器,采用了新颖的峰值电流模式控制方案。无论稳压器处于降压、升压还是降压 - 升压工作模式,它都具备内置的逐周期峰值电流限制功能。其输入电压范围为 5 V 至 70 V,输出可在 1 V 至 70 V 范围内调节,精度高达 ±1%。由于无需使用电流检测电阻,这款新型降压 - 升压转换器不仅消除了功率功耗,还缩小了解决方案的尺寸。同时,避免使用昂贵的大功率电流检测电阻,有效降低了系统成本。此外,电感 DCR 电流检测能够提供连续的电感电流信息,有助于实现统一的峰值电流模式控制,并简化多相多 IC 配置中的并联操作。
4 开关降压 - 升压转换器中的电感电流检测
许多 4 开关降压 - 升压控制器需要两个或更多电流检测电阻来检测 I/O 电流和电感电流,以实现闭环操作。ADI 公司专门设计的降压 - 升压控制器,仅需一个电流检测电阻就能检测电流模式控制环路中使用的电流。
传统产品常采用以地为基准的电流检测方法(如图 1 所示),这种方法简单且易于在 IC 内部实现,但只能在开关 B 或开关 C 接通时检测电感电流,即降压区域的电感谷值电流或升压区域的峰值电流。而且,PCB 布局选项会受到限制,因为两个 MOSFET(B 和 C)都连接到电流检测电阻,必须彼此靠近放置。
还有一些降压 - 升压控制器采用以开关节点为基准的电流检测方法(如图 2 所示)。电流检测电阻与电感串联,可连续检测电感电流。但当开关 A 和 B 接通 / 关断时,开关节点处检测电阻上的电压会在输入电压和地之间上下摆动,这要求电流检测电路具有非常高的共模抑制比(CMRR),以降低共模噪声。与几十伏的共模电压相比,检测到的电感电流信号只有大约 50 mV 至 100 mV,此信号在功率级切换期间很容易失真。为避免噪声影响,须断开电流比较器并关断其输入,即使检测到的信号是连续的,短暂的消隐时间也会使电感电流信息短暂消失。
LTC7878 则采用了电感 DCR 电流检测方法(如图 3 所示)。通过将 RC 检测网络的时间常数与电感和 DCR 匹配(L/DCR = Rs × Cs),电感电流被转换成检测网络(Cs)上的电压信号,增益为电感的 DCR。电流比较器位于 BST1/SW1 电路下方,在操作期间与 VIN - GND 开关节点一同摆动。由于电流比较器和开关节点上的共模电压相同,当 SW1 切换时,电流比较器输入不需要与 DCR 检测信号断开,从而实现了电感电流的连续逐周期调节和限制。与以开关节点为基准的电流检测相比,BST1/SW1 下方只需要一个比较器。此外,它还提供了支持不同 DCR 值和覆盖各种电感的选项。对于 DCR 较小的电感,可以设置 ISNSD 引脚来放大信号,并将信噪比(SNR)提高到常规 DCR 检测方案的四倍。高 SNR 设计可显著改善系统可靠性,并在不同占空比下提供稳定的开关操作。
多相并联操作电感 DCR 电流检测和连续电感电流信息使得 LTC7878 能够实现统一的峰值电流模式控制方案。这种方案支持多相操作,如同许多峰值电流模式降压或升压 DC - DC 控制器一样。只需共享所有 ITH 引脚并以菊花链方式连接所有 CLKOUT 引脚,多个 LTC7878 器件就能实现并联,为负载提供更多电流。负载电流均匀分配在所有通道中,电感均流保证了热平衡和高效率。专门设计的逐周期电感均流降低了启动和负载瞬变期间电感上的过流应力,提高了系统可靠性。
更多特性
LTC7878 的开关频率可设置在 100 kHz 至 600 kHz 之间,也可与外部时钟同步。其集成的 7 V NMOS 栅极驱动器可以驱动逻辑电平或非逻辑电平 MOSFET。其他特性还包括智能外部 VCC 偏置引脚、PGOOD 指示器引脚,以及具有不同限流设置的可选断续导通模式 / 连续导通模式(DCM/CCM)操作。该控制器支持高达 70 V 的输入和 1 V 至 70 V 的可编程输出,采用 5 mm × 5 mm QFN 封装。
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