电流模式Buck变换器：电流取样电阻三种位置选择及其优劣分析

本文主要探讨了电流模式Buck变换器中的一个重要组成部分——电流取样电阻的三种不同布置选择。Buck变换器是一种广泛应用的电力转换器，在降压电路中发挥关键作用，它通过调整开关管的导通和截止状态来调节输出电压。电流取样电阻的恰当位置对系统的性能和效率有着显著影响。 首先，三种常见的电流取样电阻位置包括： 1. **输入端位置**：将电流取样电阻直接串联在高端主开关管（通常为MOSFET）上，这种布置的优点在于可以直接测量到通过开关管的电流，有利于实时控制和限制峰值电流，有助于防止过载。然而，由于输入电压可能会引入额外的噪声，因此对电阻的精度要求较高，同时可能会影响系统的瞬态响应。 2. **输出端位置**：电流取样电阻位于输出回路，这种方案常用于谷点电流模式，可以有效监测输出电流的平均值，减小峰谷差，降低电磁干扰（EMI）。然而，由于输出电压的波动，这可能导致取样误差，需要额外的滤波措施来提高测量精度。 3. **续流管位置**：电流取样电阻通过续流二极管（一般为肖特基二极管）连接到电源或地，适用于峰值电流模式，能有效抑制输出电压跌落，避免在主开关管关断期间造成电流倒灌。这种方法简化了电路设计，但可能增加电路复杂性和成本。 在实际设计中，作者强调了考虑高端主开关管（Rdson）和低端同步开关管（也可能作为取样电阻）的导通电阻，以及电感的直流电阻（DCR），这些参数对电流检测精度和系统效率至关重要。此外，文章还介绍了两种电流模式——峰值电流模式和谷点电流模式，分别对应不同的工作原理和特性。 峰值电流模式的优势在于内在的峰值限流特性，能保证系统的安全运行；谷点电流模式则侧重于减少输出电压波动，提高电能质量。这两种模式各有优劣，需根据应用需求进行权衡。 最后，电流模式Buck变换器因其优点，如软启动电感电流、易于实现多相并联、输入电压适应性强和稳定性高等，被广泛应用，特别是在对电流控制有高要求的场合，如电池管理系统、电机驱动等。选择合适的电流取样电阻位置是设计这类电路的关键步骤之一，需要综合考虑系统性能、成本和设计复杂度。