¿Por qué la implementación de la red de detección de corriente (CSN) detectando la corriente del conmutador es más simple que la de la corriente del inductor de detección?

La corriente de conmutación se puede detectar mediante una resistencia de detección de corriente de valor pequeño entre la fuente y la tierra. Debido a su referencia a la tierra, es fácil de usar en el sistema de control. Además, el coeficiente de temperatura de la resistencia es pequeño, en contraste con el uso del RDSon del FET o el ESR del inductor. En soluciones integradas, un espejo de corriente FET puede proporcionar una detección de baja pérdida.

La detección de corriente del inductor requiere una resistencia en serie con el inductor, o una red alrededor del inductor para cancelar la reactancia y proporcionar una estimación de la corriente continua. De cualquier manera, no se hace referencia a tierra y un extremo está cambiando rápidamente. El circuito para detectar y traducir la señal actual requiere un amplificador diferencial y, posiblemente, un filtro para rechazar los picos de conmutación.

Si usa una red para cancelar la reactancia para obtener la corriente del inductor, el coeficiente de temperatura del cobre puede ser un problema, y algunas veces requiere la compensación de un termistor.

[Con la detección de corriente del inductor, estamos buscando el voltaje a través de la ESR del inductor. Si no usáramos una red externa para cancelar la reactancia tendríamos V = L di / dt + i ESR. Lo que queremos es solo i * ESR. Esta técnica se explica completamente AQUÍ ]

Bu detectando la corriente del inductor real, sin embargo, puede usar el control de modo de corriente promedio. Esto evita el problema de oscilación subarmónica. Sin embargo, hace que el límite de corriente ciclo por ciclo sea más difícil de implementar.

Creo que de lo que habla el autor es usar el MOSFET Rds como una resistencia sensorial actual. Esto es mejor que agregar una resistencia sensorial actual. El Rds del MOSFET es inherente (te quedas con él), así que tienes que aceptar las pérdidas que causa. Pero si agrega una resistencia sensorial actual, incurrirá en más pérdidas.

El Rds del MOSFET sigue la regla simple de la ley de Ohm: V = I * R. Si sabes R y mides V, puedes calcular I fácilmente. En la práctica, para el control, es posible que no necesite conocer R con precisión. El control de corriente pico descrito en este artículo ajustará el punto de corriente pico hacia arriba o hacia abajo según sea necesario hasta que la tensión de salida sea correcta. Por lo tanto, la regulación de salida seguirá siendo buena, incluso si Rds varía un poco de una unidad a otra, o con la temperatura. Esta es la naturaleza del control de retroalimentación.

Algunos controladores también tienen una limitación de corriente ciclo por ciclo. El artículo aludía a esto, llamándolo protección de sobrecorriente. Esto no es parte del control, en sí mismo, es solo una característica que puede ayudar a evitar la saturación del inductor y limitar la corriente de cortocircuito. Esta característica depende de conocer Rds con precisión. Básicamente, este es un límite superior absoluto en la corriente máxima. Si se alcanza esta corriente, el controlador apagará instantáneamente el interruptor del lado alto, independientemente de si el voltaje de salida está en regulación o no. Entonces, si Rds varía un poco de una unidad a otra, entonces el límite superior absoluto también variará un poco, y la protección de sobrecorriente se activará en niveles ligeramente diferentes de una unidad a otra.

La detección directa de corriente instantánea del inductor mediante la medición de voltaje a través del inductor no es realmente práctica. Para el método de control de corriente pico, la corriente instantánea debe detectarse cuando el interruptor del lado alto está cerrado y la corriente del inductor está aumentando hacia arriba. Sin embargo, en esta condición, el voltaje del inductor es solo Vin - Vds - Vout. Vds es pequeño, y Vin y Vout son bastante fijos. Por lo tanto, detectar un voltaje casi fijo no lo ayudará a determinar la corriente. John D mencionó que es posible usar una red para cancelar la reactancia del inductor. Cuando haces esto, la resistencia del inductor se convierte en tu resistencia sensorial. No sé mucho acerca de eso, pero parece que una red de este tipo sería un filtro, y por lo tanto afectaría el ancho de banda de la señal haciendo que la detección instantánea de corriente sea difícil o imposible. Sin embargo, funcionaría para la detección de corriente promedio.

Por lo tanto, la única forma práctica de detectar la corriente instantánea del inductor es indirectamente utilizando una resistencia de detección de corriente en serie con el inductor. Como se señaló anteriormente, esto agrega pérdidas, por lo que es mejor evitar hacerlo cuando sea posible.

En un convertidor boost, generalmente hay un MOSFET de canal N con la fuente a tierra. Esto facilita la detección de corriente en el lado bajo. Por lo general, un convertidor Buck tendrá P o N MOSFET en el lado alto, que puede usarse para la detección de corriente del lado alto. Si bien es más difícil diseñar los circuitos de detección de lado alto, todavía es muy factible. Muchos circuitos integrados incorporan esta función.