Buck轉(zhuǎn)換器的電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)竅門(mén)

　　我們介紹過(guò)的Buck電流檢測(cè)方法包括電阻檢測(cè)法、RDS(ON)檢測(cè)法和DCR檢測(cè)法，這些方法都是在開(kāi)關(guān)管外掛的情況下實(shí)施的。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)管外掛，這樣的Buck器件被稱為Buck控制器，而那些把開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)中串接了一只電阻，連接電阻的運(yùn)算放大器下面寫(xiě)著Current Sense，意思是在這里做了電流檢測(cè)。要在IC內(nèi)部放置電阻做電流檢測(cè)，這多半不是一件真實(shí)的事情，這樣畫(huà)可能僅僅是在表達(dá)電流檢測(cè)是在這里做的，實(shí)際的實(shí)現(xiàn)可能是在構(gòu)成下橋開(kāi)關(guān)的許許多多很小的MOSFET中取出一只來(lái)作為信號(hào)的來(lái)源，然后利用電流鏡的方法將實(shí)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(jí)非同步Buck轉(zhuǎn)換器，下圖是把它采用PSOP-8封裝的型號(hào)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(méi)有集成下橋開(kāi)關(guān)，使用時(shí)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(cè)位置位于上橋開(kāi)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(kāi)關(guān)在導(dǎo)通期間流過(guò)的電流是從一個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始逐漸增加的，其終點(diǎn)是自行可控的，而其起點(diǎn)卻不受自己的控制；下橋開(kāi)關(guān)在導(dǎo)通期間的電流是從一個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始逐漸下降的，其終點(diǎn)也是自行可控的，但其起點(diǎn)卻不受自己的控制。

　　實(shí)際上，無(wú)論是上橋還是下橋，它們?cè)趯?dǎo)通開(kāi)始時(shí)流過(guò)的電流都來(lái)自于整個(gè)電路此前運(yùn)行的結(jié)果，都是繼承而來(lái)的。由于我們可對(duì)上、下橋的導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行控制，所以其電流終點(diǎn)也都是可控的，具體要不要去控制則取決于實(shí)際的設(shè)計(jì)選擇。由于上橋?qū)〞r(shí)段的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)著電流的最高峰，所以產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中通常都將通過(guò)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(shí)段的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)著電流的最低值，這個(gè)地方就像山谷的谷底一樣，所以將通過(guò)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(shí)都是電感電流，只是我們的觀察點(diǎn)在開(kāi)關(guān)上，所以就那么說(shuō)了，但是看電流的上升和下降時(shí)從電感上去看可能會(huì)更好，所以下面就做一點(diǎn)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(shí)，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(shí)現(xiàn)了過(guò)流保護(hù)。

　　執(zhí)行谷值電流限制時(shí)，只要發(fā)現(xiàn)電感電流還高于谷值電流限制閾值，上橋開(kāi)關(guān)就不會(huì)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(huì)容許上橋開(kāi)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(huì)以避免電感電流上升，而下橋是什么實(shí)現(xiàn)方式以及它會(huì)如何動(dòng)作則是不重要的。

　　在一款產(chǎn)品中同時(shí)使用峰值電流限制和谷值電流限制會(huì)使得其過(guò)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。

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本文源自?RichtekTechnology，作者 鄭剛