¿Por qué la implementación de la red de detección de corriente (CSN) mediante la detección de la corriente del interruptor es más simple que la detección de la corriente del inductor?

La corriente del interruptor se puede detectar mediante una resistencia de detección de corriente de valor pequeño entre la fuente y la tierra. Dado que está referenciado a tierra, es fácil de usar en el sistema de control. Además, el coeficiente de temperatura de la resistencia es pequeño, en contraste con el uso del RDSon del FET o el ESR del inductor. En soluciones integradas, un espejo de corriente FET puede proporcionar una detección de baja pérdida.

La detección de corriente del inductor requiere una resistencia en serie con el inductor, o una red alrededor del inductor para cancelar la reactancia y proporcionar una estimación de la corriente continua. De cualquier manera, no está referenciado a tierra y un extremo está cambiando rápidamente. El circuito para detectar y traducir la señal actual requiere un amplificador diferencial y posiblemente un filtro para rechazar los picos de conmutación.

Si usa una red para cancelar la reactancia para obtener la corriente del inductor, el coeficiente de temperatura del cobre puede ser un problema y, a veces, requiere compensación por un termistor.

[Con la detección de corriente del inductor, estamos buscando el voltaje a través de la ESR del inductor. Si no usáramos una red externa para cancelar la reactancia tendríamos V=L di/dt+i ESR. Lo que queremos es solo i*ESR. Esta técnica se explica completamente AQUÍ ]

Sin embargo, al detectar la verdadera corriente del inductor, puede usar el control de modo de corriente promedio. Esto evita el problema de la oscilación subarmónica. Sin embargo, hace que el límite de corriente ciclo por ciclo sea más difícil de implementar.

Creo que de lo que habla el autor es de usar el MOSFET Rds como una resistencia de detección de corriente. Esto es mejor que agregar una resistencia de detección de corriente. El Rds del MOSFET es inherente (está atascado con él), por lo que debe aceptar las pérdidas que causa. Pero si agrega una resistencia de detección de corriente, incurrirá en aún más pérdidas.

El Rds del MOSFET sigue la regla simple de la ley de Ohm: V = I * R. Si conoce R y mide V, puede calcular I fácilmente. En la práctica, para el control, es posible que no necesite conocer R con precisión. El control de corriente pico discutido en este artículo ajustará el punto de corriente pico hacia arriba o hacia abajo según sea necesario hasta que el voltaje de salida sea el correcto. Por lo tanto, la regulación de salida seguirá siendo buena, incluso si Rds varía un poco de una unidad a otra o con la temperatura. Esta es solo la naturaleza del control de retroalimentación.

Algunos controladores también tienen limitación de corriente ciclo por ciclo. El artículo aludía a esto, llamándolo protección contra sobrecorriente. Esto no es parte del control per se, es solo una función que puede ayudar a evitar la saturación del inductor y limitar la corriente de cortocircuito. Esta característica SÍ depende de conocer Rds con precisión. Básicamente, este es un límite superior absoluto en la corriente máxima. Si se alcanza esta corriente, el controlador apagará instantáneamente el interruptor del lado alto, independientemente de si el voltaje de salida está regulado o no. Entonces, si Rds varía un poco de una unidad a otra, entonces el límite superior absoluto también variará un poco, y la protección contra sobrecorriente se activará en niveles ligeramente diferentes de una unidad a otra.

Detectar directamente la corriente instantánea del inductor midiendo el voltaje a través del inductor no es realmente práctico. Para el método de control de corriente máxima, la corriente instantánea debe detectarse cuando el interruptor del lado alto está cerrado y la corriente del inductor está aumentando. Sin embargo, en esta condición, el voltaje del inductor es solo Vin - Vds - Vout. Vds es pequeño, y Vin y Vout son prácticamente fijos. Por lo tanto, detectar un voltaje casi fijo no lo ayudará a determinar la corriente. John D mencionó que es posible usar una red para cancelar la reactancia del inductor. Cuando haces esto, la resistencia del inductor se convierte en tu resistencia sensorial. No sé mucho sobre eso, pero parece que dicha red sería un filtro y, por lo tanto, afectaría el ancho de banda de la señal, lo que dificultaría o imposibilitaría la detección instantánea de corriente.

Entonces, la única forma práctica de detectar la corriente instantánea del inductor es indirectamente mediante el uso de una resistencia de detección de corriente en serie con el inductor. Como se señaló anteriormente, esto agrega pérdidas, por lo que es mejor evitar hacerlo cuando sea posible.

En un convertidor elevador, generalmente hay un MOSFET de canal N con fuente conectada a tierra. Esto facilita la detección de corriente del lado bajo. Un convertidor reductor generalmente tendrá un MOSFET P o N en el lado alto que se puede usar para la detección de corriente del lado alto. Si bien es más difícil diseñar el circuito de detección del lado alto, todavía es muy factible. Muchos circuitos integrados incorporan esta función.