Buck轉(zhuǎn)換器的電流檢測與過流保護(hù)電路設(shè)計竅門

　　我們介紹過的Buck電流檢測方法包括電阻檢測法、RDS(ON)檢測法和DCR檢測法，這些方法都是在開關(guān)管外掛的情況下實施的。因為開關(guān)管外掛，這樣的Buck器件被稱為Buck控制器，而那些把開關(guān)管也集成了的Buck器件被稱作Buck轉(zhuǎn)換器。

　　RT8129C的應(yīng)用電路中，開關(guān)管Q1、Q2是外掛的，RT8129C就被稱為Buck控制器。

　　上圖是可以在4.5V~23V輸入電壓范圍內(nèi)工作、具有8A負(fù)載能力的Buck轉(zhuǎn)換器RT6278A/B的應(yīng)用電路圖，它的開關(guān)管是內(nèi)置的，我們只能從其內(nèi)部電路框圖里看到它們的存在，如下圖所示：

　　在此圖中，開關(guān)管位于引腳VIN和LX之間及LX和PGND之間，前者為上橋，后者為下橋。

　　圖中的下橋開關(guān)中串接了一只電阻，連接電阻的運算放大器下面寫著Current Sense，意思是在這里做了電流檢測。要在IC內(nèi)部放置電阻做電流檢測，這多半不是一件真實的事情，這樣畫可能僅僅是在表達(dá)電流檢測是在這里做的，實際的實現(xiàn)可能是在構(gòu)成下橋開關(guān)的許許多多很小的MOSFET中取出一只來作為信號的來源，然后利用電流鏡的方法將實際的電流信息取樣以后供其他控制電路使用。

　　RTQ6365是一款最高輸入電壓可以高達(dá)60V、負(fù)載能力可達(dá)5A的工業(yè)級非同步Buck轉(zhuǎn)換器，下圖是把它采用PSOP-8封裝的型號應(yīng)用于4.5V~60V輸入范圍內(nèi)生成3.3V/5A輸出的電路圖：

　　由于RTQ6365是非同步的，它的內(nèi)部便沒有集成下橋開關(guān)，使用時必須外接一只肖特基二極管完成續(xù)流任務(wù)。

　　從RTQ6365框圖看，它的電流檢測位置位于上橋開關(guān)上，與前面提及的RT6278A/B有明顯的不同。

　　根據(jù)Buck架構(gòu)降壓電路的基本原理，它的上橋開關(guān)在導(dǎo)通期間流過的電流是從一個起點開始逐漸增加的，其終點是自行可控的，而其起點卻不受自己的控制；下橋開關(guān)在導(dǎo)通期間的電流是從一個起點開始逐漸下降的，其終點也是自行可控的，但其起點卻不受自己的控制。

　　實際上，無論是上橋還是下橋，它們在導(dǎo)通開始時流過的電流都來自于整個電路此前運行的結(jié)果，都是繼承而來的。由于我們可對上、下橋的導(dǎo)通時長進(jìn)行控制，所以其電流終點也都是可控的，具體要不要去控制則取決于實際的設(shè)計選擇。由于上橋?qū)〞r段的終點對應(yīng)著電流的最高峰，所以產(chǎn)品規(guī)格書中通常都將通過上橋?qū)崿F(xiàn)的電流限制稱為峰值電流限制。由于下橋?qū)〞r段的終點對應(yīng)著電流的最低值，這個地方就像山谷的谷底一樣，所以將通過下橋?qū)崿F(xiàn)的電流限制稱為谷值電流限制。在我這里的描述中，上橋電流和下橋電流其實都是電感電流，只是我們的觀察點在開關(guān)上，所以就那么說了，但是看電流的上升和下降時從電感上去看可能會更好，所以下面就做一點轉(zhuǎn)變，以便可以適應(yīng)非同步電路的狀況。

　　執(zhí)行峰值電流限制時，一旦發(fā)現(xiàn)電感電流達(dá)到了峰值電流限制閾值，控制電路就將上橋徹底關(guān)斷，從而實現(xiàn)了過流保護(hù)。

　　執(zhí)行谷值電流限制時，只要發(fā)現(xiàn)電感電流還高于谷值電流限制閾值，上橋開關(guān)就不會被容許進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，直至電流下降到低于該閾值以后才會容許上橋開關(guān)再次導(dǎo)通。這其中的關(guān)鍵就是不給上橋?qū)ǖ臋C(jī)會以避免電感電流上升，而下橋是什么實現(xiàn)方式以及它會如何動作則是不重要的。

　　在一款產(chǎn)品中同時使用峰值電流限制和谷值電流限制會使得其過流保護(hù)特性更強(qiáng)大，所以立锜在一些產(chǎn)品中采用了這一方法，這些產(chǎn)品都在其英文名稱中使用了’with Both FETs OC Protection’的限定詞。

?

本文源自?RichtekTechnology，作者 鄭剛