改善系统功耗和效率及可靠性的电流测量设计方案

改善系统功耗和效率及可靠性的电流测量设计方案

       许多现代电子系统要求采用某种形式的电流测量方法来改善系统的功耗、效率和可靠性，这些系统包括了LED驱动、便携式设备和各种体积的供电电源等。

　　为了尽可能提高大功率LED的使用寿命，需要对LED电流进行精确调节。大多数调节器是采用参考电压为2.5V或1.25V的电压调节器，这些调节器可以实现高性能调整，但遗憾的是，当可编程电压调节器用作电流调节器时，电流检测电阻上的压降会造成很大的功率损失，因为电阻上的压降与参考电压相等。

　　对于3W的LED来说，不管采用线性调节器还是开关调节器，在电流检测电阻上都会消耗额外的2.5W功率，因此会造成很大程度的自体发热，即使最好情况下效率也只能达到50%，这对任何DC-DC转换器解决方案都会造成很大影响。

　　图1给出了针对上述问题的简单高效的解决方案。利用电流监测器测量LED电流值，经放大后匹配参考电压，这样就可减少电流检测电阻上的压降(一般小于100mV)，因此可以大幅节省功率。

　　当使用开关调节器时，在LED的高压侧使用电流监测器测量LED的电流，同样可以提高系统的整体性能。这种检测方法不再以地为参考，因而减少了对噪声的易感性。采用电流监测器的高压侧电流测量方法带来的另外一个好处是能用于降压(buck)、升压(boost)以及boost-buck配置中。 

　　图1：LED电流调节器。

　　电源过流检测

　　为了提高可靠性，许多电源产品采用了某种形式的供电轨过流保护/检测电路。对单路输出而言，电流可以在地侧测量，但这样做存在干扰地平面的缺点。通过在电压轨(rail)上测量电流可以克服这个问题，而且能够测量多个轨。

　　图2对传统配置和采用电流监测器的配置进行了比较。电流监测器专门用于测量以高压侧为参考的电流，可以从被监测的电压轨处获取偏置信号。这意味着它们不需要单独的电源管脚，并且只需要两个电阻，因而可以显著减少PCB面积和器件数量，而且能提供比通用运放更高的性能。

　　图2：过流感应电路。