用动态补偿技术优化电感DCR的温度效应

在开关电源芯片设计中，电流模式控制由于其高可靠性、环路补偿设计简单、负载分配功能简单可靠的特点，被广泛应用。电流检测信号是电流模式电源设计的重要组成部分，它用于调节输出并提供过流保护功能。在降压开关电源芯片中，电流检测电阻的放置有多个位置，最典型的放置方法有三种，如图所示：

方法一是将电阻放置在高侧功率管的Drain端，但由于高侧MOSFET的导通时有很严重的开关震荡，所以要求检测电流比较器的消隐时间要比较长，导致在使用这种检测方式时会对TON_min的时间有所限制，从而限制最小占空比，限制芯片的高降压转换比。

方法二是将检测电阻放置在低侧功率管的Source端进行谷值电流检测，但在实际设计时，为了降低功率损耗和节省成本，通常使用低侧功率管的Rdson来充当检测电阻，这种方法会导致检测电流时对噪声非常敏感，而且开关导通时间固定导致最大占空比受限。

方法三是将检测位置电阻在与电感串联的位置，可以通过检测电感电流来进行峰值或谷值检测，该种检测方法常用于控制器的设计中，可以提供最佳信噪比，提供非常精准的电流检测信号，限流精度更高。通常为了降低损耗和元器件成本，通常使用电感DCR充当检测电阻。

由此可见，DCR电流检测技术为获取电感电流信息提供了一个很好的解决方案。但是，由于铜是正温度系数，电感的 DCR 值可能会随温度而变化。因此，会导致控制器在例如带载大等发热较大导致温度提升的工作环境下无法感应到正确的电流信号，这也是过去高性能供电领域的一大痛点，通过将电感器做过度设计来优化此类问题则会产生更高的应用成本和更大的模块尺寸。

而动态补偿电感器电流传感技术为优化其温度效应提供了新选择。此技术通常通过在电流检测环路中添加一个 DCR 温度网络来实现对电感器DCR变化导致检测电流不准确的补偿。

棱晶半导体(南京)有限公司推出的支持远程双极结晶体管 (BJT) 温度补偿电感器电流传感的模拟 DC/DC 降压控制器—— LGS51403具备动态温度补偿电感器电流传感功能，可利用低成本的BJT实时监测温度变化，使其能在不同的工作温度下以10%以内的电流限制精度高质量运行，以此为其提供稳定的电流限制阈值。而在不同温度下精准的电流限制可大大缩小 DC/DC 转换器尺寸，这不仅可减少电感器过度设计，而且还允许使用更低成本的更小型电感器，其可在高功率负载点 (POL) 转换中最大限度缩小总体解决方案尺寸。

该芯片提供3V- 20V宽输入范围，可将3.3V、5V以及12V输入电压轨转换为低至0.6V的POL，精度误差为1%；30ns 最小导通时间能够以更低的占空比提供更高的开关频率，从而可提高可扩展性，缩小解决方案尺寸;15ns适应空载时间控制可在高频率工作中提供更高的效率，从而可降低功耗。100kHz和1.2MHz之间的电阻器可编程开关频率，具有的自适应死区时间的集成高电流 MOSFET 栅极驱动器也为其提供了优化解决方案尺寸的灵活性。采用的QFN4*4封装，具有体积小、重量轻、成本低的优势。其可在25A 输出电流下通过12V输入实现超过95%的效率，从而可在通信基础设施、工业、医疗以及电源模块应用中优化解决方案尺寸，实现快速瞬态响应。

伴随着市场需要的进一步提升，市场端对芯片厂商的要求也进一步提升，提供更准确、更细致、高标准的电源管理芯片是市场使然。动态温度补偿电感器电流传感功能的加入为电源管理芯片在不同温度下提供了更精准更稳定的电流限制功能，而其利用低成本的BJT实时监测温度变化也不会为芯片带来更高的成本提升。动态补偿电感器电流传感技术可为消除电流限制中的温度效应提供了一种高性价比的新选择。