电流互感器在高频开关电源中的选择与优化

在开关电源的设计和应用中，电流互感器发挥着至关重要的作用。它被用于检测高频开关电源系统中开关管和电感等元器件的电流，这些电流数据是控制和保护电路的关键输入。在多种电流检测方法中，电流互感器因其能耗低、频带宽、信号还原性强以及成本效益高而脱颖而出。 在高频开关电源中，常见的电流检测方式包括霍尔元件和电阻取样。霍尔元件的优势在于提供了控制和主功率电路之间的隔离，能准确检测直流信号，信号质量好，但存在微秒级延迟并价格较高。相比之下，电阻取样方式虽然成本低廉，但无法有效隔离电路，且会增加功耗，不适合长期稳定工作。 针对单极性电流脉冲，电流互感器在Buck和Boost等单端应用中面临挑战。电流互感器的磁芯复位机制可分为自复位和强迫复位两种。自复位依赖于磁芯在电流脉冲消失后的剩余磁通来复位，适用于占空比小于0.5的情况，但占空比过大可能导致磁芯正向饱和，影响检测效果。 在设计上，如图1所示的常用电流互感器检测电路在处理单极性电流时，存在局限性。电路中的直流分量可能会使磁芯饱和，尤其是在占空比较高的情况下。因此，优化电流互感器检测电路以适应不同应用场景变得尤为重要，这可能涉及到选择适当的磁芯材料、调整磁化特性，以及设计有效的复位策略。 电流互感器在开关电源中的应用需要综合考虑信号质量、隔离性能、成本和功耗等因素。随着技术的进步，研究人员和工程师正在不断寻求改进方案，以提高电流互感器在单端转换器中的性能，确保电源系统的稳定性和效率。