试论DC-DC转换器电流检测电路设计

试论DC-DC转换器电流检测电路设计

李宁

陕西省产品质量监督检验研究院710048

【摘要】：电流检测需要借助分流器、互感器等方式将电流信号转化成电压信号，通过后期的方法处理，能够实现对于某部件、导向电流的检测保护作用。本文通过分析DC-DC转换器电流检测相关电路设计，希望能为完善我国电路检测设计提供一定思考。

【关键词】：电流信号；检测保护；相关电路设计

实际上，当代电流检测的方式有很多，其中电力原理相关的串联、并联、霍尔效应等原理都在电路检测领域被广泛运用。随着科技发展，电流检测工作愈加精细化。而传统串联检测方式往往会造成能量损失，且在操作过程中会出现电流能量衰减，同时能量损失时也会对元器件造成损伤，因故不能满足现代电流检测要求。对此，希望通过DC-DC转换器电流检测电路设计方式，结合电路拓扑以及软件仿真测验，创造一种无能量损失的电流检测方案。

1.研究DC-DC转换器电流检测电路设计的意义

实际上，在电流检测方式中，所有电流检测都需要经过电流电感的反馈控制。其中，DC-DC转换器、相信转换器也需要进行电流电感的相关响应才能完成检测试验。具体表现为，在一定情况下的电路设计方案中，通过对输入电压的施压，能够产生瞬间的电流电感，从而在仪表检测上呈现波动。在实际测试中，DC-DC转换器有着独特的CCM/DCM（连续/非连续导通模式）时间转换响应功能，因此能够提升测试效率，可见通过电流检测技术的切入点，也能对DC-DC转换器设计进行深入研究。

2.相关检测原理分析

2.1DC-DC转换器原理分析

DC-DC转换器被称为直流电源转换器，全称为DirectCurrent，它能够实现地直流电压之间互相转换，对比于家用220V交流电源，直流电源（DC）表现模式为干电池、车载电池等。在组成上，DC-DC转换器主要有控制芯片、二，三极管、电感线圈、电容器等元器件构成。这种转换器在应用中能够将输入电压有效转换成固定电压或者电压转换器，一般延伸的PWM类型具有较为稳定的输出电压波纹和噪声、PFM可以实现长时间实用且低耗电特点，因此，DC-DC转换器常被使用在小型用电设备如智能手机、数码相机、小型家用设备等。

DC-DC转换器电流检测电路设计方面，为了保证DC-DC电路设计能够满足测试使用要求，需要进行以下方面控制：

①电源电压的控制：通过对于外部电源电压范围进行设计，可以控制调整输出电流的大小。

②对极值的控制：将DC-DC转换器相关电压、电流系统的各项最大值进行分析控制，保证整个电路设计系统的合理性和可操作性。

2.2基于DC-DC转换器对传统电路检测进行改良分析

传统电流检测方式在检测步骤和参数分析等方面存在缺陷。在基于场效应管采样方式下，电感值、场效应管相关的通道电阻值、采样电阻等参数不能被有效控制。为了能让检测电流能够适合不同场景的精细化使用，需要改善传统电流的通用性。对此，结合电感测试原理和电容特征、电阻影响，现提出以下改进方案。

（图1：改进后的电缆检测方式）

如上图所示，在传统电流检测涉及基础上，该方案增加了电感测量电路。这种方法能够让电感值L能够被微控制器进行处理并储存，可以优化负载电流相关计算。再具体加电压负载启动之前，需要关闭功率场效应管，释放开关S1、S2，让电容C在电流源Iref基础上进行充电。此时让电容C两端电压能够呈现线性上升的状态，达到一定之后，通过释放电容C能够产生一个线性上升状态的电流，相关运算式计算如下：

从表达式可知，在常量Iref、R、C、影响下，产生的电压VL(t)也不会产生无规律的变动。

3.具体的软件仿真分析

为了让测试设计有真实的说服力，通过具体的理论分析之后，该电路设计还需要对电感电路测试进行进一步深化。通过相关数据分析，得到的电感电压波纹仿真分析图形如下（图2）：

（图2：电容C与瞬间电压博文仿真分析）

上图可知，通过采取不同值域范围数据，对相关电感和电流数值进行过了分析，可见该电路测试方式真实可信，对电路电流无损伤，在一定程度上保证了电流相关检测精度。不过，虽然在一定程度上，DC-DC转换器能够在电路测试方面有较好表现，在真实使用中，其整体性能还存在一定的差异，这和系统接地设计有关，建议会在今后研究中，对优化接地环路能进一步设计，让DC-DC模式更加实用。

4.结语

综上所述，本文结合性效应管电流相关特性和采样方式，针对其负载电流受电路器件影响不大的特征，对其精度、适用范围进行了数据化分析和波纹仿真模拟，证明了DC-DC转换器电流检测电路实用性和强通用性。除此之外，该设计方式采用电路体积小、几乎不会存在能量损失。可以使用在电感线圈、感性负载等电路设计内。

【参考文献】

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