在降压－升压控制器中使用 DCR 电流检测

4 开关降压-升压转换器非常流行，并且以产生高于、低于或等于输入电压的稳定输出电压而闻名。它还会在极端故障条件下（例如输入或输出短路情况）断开输入/输出 (I/O)。除了过流和过压保护外，4 开关降压-升压转换器还广泛用于电池供电设备、汽车系统和通用工业应用。

虽然之前的 4 开关降压-升压控制器使用外部电流检测电阻进行电流检测，但 LTC7878 是首款使用电感器直流电阻 (DCR) 进行电感器电流检测的 4 开关降压-升压控制器。它采用新颖的峰值电流模式控制方案，无论稳压器处于降压、升压还是降压-升压操作，它都具有内置的逐周期峰值电流限制。从 5 V 至 70 V 的宽输入电压范围，输出可以在 1 V 至 70 V 之间调节，精度为 ±1%。新的降压-升压转换器无需电流检测电阻，从而消除了功率损耗并缩小了解决方案尺寸。同时，它通过消除昂贵的高功率电流检测电阻来降低系统成本。电感器 DCR 电流检测还提供连续的电感器电流信息，可实现统一的峰值电流模式控制以及多相多 IC 配置中的轻松并行操作。

4 开关降压-升压转换器中的电感电流检测

许多 4 开关降压-升压控制器需要两个或更多电流检测电阻来检测 I/O 电流和电感电流，以实现闭环操作。ADI 公司拥有独特的降压-升压控制器，需要一个电流检测电阻来检测电流模式控制环路中使用的电流。图 1 显示了许多传统产品中使用的接地参考电流检测方法。它很简单，并且易于在 IC 内部实现。但是，它只能在开关 B 或开关 C 开启时检测电感电流；这分别是降压区域中的电感谷值电流或升压区域中的峰值电流。由于两个 MOSFET（B 和 C）连接到电流检测电阻，并且必须彼此靠近放置，因此 PCB 布局选项将受到限制。

图 1. 4 开关降压-升压转换器中的接地参考电流感应。图片由Bodo’s Power Systems 提供

图 2 显示了其他一些降压-升压控制器中使用的开关节点参考电流检测方法。电流检测电阻与电感串联，使其能够连续检测电感电流。然而，当开关 A 和 B 接通/断开时，开关节点处的检测电阻上的电压在输入电压和地之间上下摆动。这要求电流检测电路具有非常高的共模抑制比(CMRR) 以尽量减少共模噪声。与数十伏的共模电压相比，检测到的电感电流信号仅为 50 mV 至 100 mV，该信号在功率级切换期间很容易失真。电流比较器断开连接以避开噪声，并且其输入关闭，如图 2 所示。短暂的消隐时间会忽略短暂的电感电流信息，即使检测到的信号是连续的。

 
图 2. 4 开关降压-升压转换器中的开关节点参考电流感应。图片由Bodo’s Power Systems 提供 [PDF]

图3显示了LTC7878所采用的电感DCR电流检测方法。通过使RC检测网络的时间常数与电感和DCR相匹配（L/DCR = Rs × Cs），电感电流在检测网络（Cs）上转换为电压信号，增益为电感的DCR。电流比较器内置在BST1/SW1电路下方，工作时与VIN-GND开关节点一起摆动。由于电流比较器和开关节点上的共模电压相同，因此当SW1切换时，电流比较器输入不需要与DCR检测信号断开。这样，电感电流就被逐周期地调节和连续地限制。与电流检测中提到的开关节点相比，BST1/SW1下方只需要一个比较器。

此外，还提供了支持不同 DCR 值和覆盖各种电感器的选项。对于 DCR 较小的电感器，可以设置 ISNSD 引脚来放大信号，并将信噪比 (SNR) 提高到传统 DCR 感测方案的四倍。高 SNR 设计显著提高了系统可靠性，并在不同的占空比下提供稳定的开关操作。

图 3. 4 开关降压-升压转换器中的电感器 DCR 电流感应。图片由Bodo’s Power Systems 提供 [PDF]

多相并联运行

电感器 DCR电流检测 和连续电感器电流信息使 LTC7878 能够实施统一的峰值电流模式控制方案。该方案支持多相操作，就像许多峰值电流模式降压或升压 DC-DC 控制器一样。通过共享所有 ITH 引脚并以菊花链方式连接所有 CLKOUT 引脚，多个 LTC7878 器件可以并联在一起，为负载提供更多电流。

负载电流在所有通道间均匀分布，电感间的均流确保热平衡和高效率。独特的逐周期电感均流可降低启动和负载瞬变期间电感的过流应力，提高系统可靠性。

开关频率可在 100 至 600 kHz 之间编程，或与外部时钟同步。集成的 7 V NMOS 栅极驱动器可以驱动逻辑或非逻辑电平 MOSFET。其他功能包括智能外部 VCC 偏置引脚、PGOOD 指示器引脚以及具有不同电流限制设置的可选非连续导通模式/连续导通模式 (DCM/CCM) 操作。LTC7878 可用于高达 70 V 的输入和可编程 1 V 至 70 V 的输出，采用 5 mm × 5 mm QFN 封装。

LTC7878 是一款具有电感器 DCR电流检测功能的高性能 4 开关降压-升压控制器。它在降压、升压或降压-升压区域使用峰值电流模式控制，并始终提供逐周期峰值电流限制和保护。通过使用电感器 DCR 电流检测，该解决方案可提供高效率，同时降低组件成本。多个部件可以在多相架构中轻松并联工作，以化功率。