开关电源电流检测技术详解：方法选择与工程实践

在现代开关电源设计中，电流检测是一项关键技术。它不仅用于实现电流模式控制、提高系统稳定性，还广泛应用于限流保护、负载均流、轻载效率优化及恒流输出等应用场景。本文将从工程师视角出发，深入解析常见的电流检测技术，探讨其优缺点，并提供实用的选型建议。

一、电流检测的基本作用

电流检测主要用于以下方面：

电流模式控制：提升环路响应速度，简化补偿设计；

过流保护（OCP）：防止功率器件和负载因过载损坏；

多相均流：确保各相功率分配均衡；

轻载管理：避免反向电流流动，提升效率；

恒流输出：适用于LED驱动、电池充电等应用。

以LTC3855为例，其采用峰值电流检测机制，通过外部电阻RS监测电感电流，实现逐周期限流与电流折返功能，从而有效保护系统安全。

如需LTC3855产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

二、电流检测电阻的布局策略

电流检测电阻（RSENSE）的位置直接影响检测信号的准确性与适用性。以下是常见布局方式及其特性对比：

1. 高端检测（高端MOSFET侧）

优点：可检测峰值电流，适用于峰值电流模式控制；

缺点：共模电压高，易受噪声干扰；限制最小导通时间；

适用场景：高频降压转换器、对瞬态响应要求高的系统。

2. 低端检测（低端MOSFET侧）

优点：结构简单，成本低；

缺点：仅能检测谷值电流；对占空比变化敏感；

适用场景：低成本、中等性能的DC/DC模块。

3. 与电感串联（电感后端）

优点：支持峰值、谷值或平均电流检测；

缺点：功耗较高，需考虑寄生电感影响；

适用场景：高性能电流控制、升降压拓扑。

4. 升压与升降压拓扑中的布局

在升压电路中，RSENSE通常放置于电感前端，便于连续检测输入电流；而在升降压拓扑中，若需同时兼顾升压与降压模式下的电流测量，推荐将RSENSE置于电感中点，以实现全范围电流监控。

三、主流电流检测方法比较

1. 使用检测电阻（RSENSE）

精度高：误差通常在1%以内，温度系数低至100 ppm/°C；

功耗问题：引入额外损耗，影响整体效率；

布局要点：优先选用低ESL封装（如倒几何SMD），避免绕线式电阻；

典型应用：精密电源、并联均流系统。

2. 利用MOSFET RDS(ON)

优点：无需外置元件，节省空间与成本；

缺点：精度差，温度漂移大（可达80%以上）；

适用场景：低成本、非关键性限流保护。

3. 电感DCR检测法

原理：利用电感绕组的直流电阻进行间接检测；

优点：无额外功耗，适合低压输出系统；

缺点：无法检测饱和，受温度影响较大；

改进措施：采用RC网络匹配L/DCR，使用软饱和电感（如粉芯电感）；

典型应用：低电压输出电源、便携设备供电模块。

四、特殊应用与注意事项

1. 均流设计

在多相电源中，使用RSENSE是实现精确均流的最佳选择。通过调节每相的检测增益，可以实现±1%以内的电流平衡。

2. 恒流输出控制

在LED驱动、电池充电等应用中，建议采用RSENSE结合ADC反馈的方式，实现高精度的恒流控制。

3. 噪声抑制与布局技巧

对于小信号检测（如DCR检测），必须使用开尔文接法；

敏感走线应远离高di/dt节点；

在检测路径中加入RC滤波器，可有效抑制高频噪声。

4. 温度补偿

某些控制器（如LTC3855）内置温度补偿功能，可显著提升DCR检测在宽温范围下的精度。

五、总结与选型建议

在实际工程设计中，应根据系统需求（如精度、效率、成本、可靠性）综合评估各种方案。对于追求高性能与稳定性的工业级或汽车级电源系统，推荐优先采用RSENSE检测方案；而对于消费类电子产品，则可根据具体需求选择DCR或RDS(ON)方式。

此外，借助LTpowerCAD和LTspice等工具，可以快速完成电流检测电路的建模与仿真，有助于缩短开发周期，提高设计成功率。