DCR 電流檢測技術由于其無損特性，為獲取電感電流信息提供了一個很好的解決方案。但是，由于銅是正溫度系數(shù)，電感的 DCR 值可能會隨溫度而變化。因此，DCR 值的溫度變化可能會導致控制器感應到錯誤的電流信號。為了消除溫度效應，通常在電流檢測環(huán)路中添加一個 DCR 溫度網(wǎng)絡。本應用筆記將介紹 DCR 溫度補償?shù)幕靖拍詈蛯崿F(xiàn)方法。

1. 為什么我們需要 DCR 溫度補償網(wǎng)絡

圖 1 顯示了 DCR 電流檢測網(wǎng)絡。當時間常數(shù)相等時，即C x R x = L / DCR，可以利用V CX電壓得到電感電流信號，如式（1）所示。但是，DCR 值會隨溫度成比例地增加，這在 （2） 中進行了描述，其中參數(shù) TC DCR是銅的溫度系數(shù)，為正值。當電路在重負載條件下工作時，電感器的溫度也會升高。這將使穩(wěn)壓器錯誤地檢測負載電流水平并提供不準確的電流報告信息，因為 DCR 值在不同的溫度條件下會發(fā)生變化。此外，輸出電壓無法達到其所需值，然后違反負載線規(guī)范，同時需要針對 Vcore 應用的自適應電壓位置下降。因此，采用溫度補償網(wǎng)絡來解決這個問題。

圖 1. DCR 電流檢測網(wǎng)絡

2. DCR溫度補償拓撲

DCR 溫度補償網(wǎng)絡旨在使 DCR 值不隨溫度變化，因此 V CX電壓只能取決于電感電流。由于 DCR 是具有正溫度系數(shù)的電阻器，因此應在電流檢測回路中插入具有負溫度系數(shù)的電阻器網(wǎng)絡，以補償由于溫度引起的 DCR 變化。當有 Y 個溫度點需要補償時，補償網(wǎng)絡需要 Y 個電阻和一個負溫度系數(shù) （NTC） 熱敏電阻來抵消這些 Y 個溫度點下的 DCR 變化。但是，根據(jù)電流感應拓撲，DCR 溫度補償網(wǎng)絡應在適當?shù)奈恢脤嵤?。圖 2 和圖 3 分別顯示了溫度補償網(wǎng)絡在總電流和差分傳感拓撲中的實現(xiàn)。所以，和電流傳感拓撲演示了用于補償三個溫度點的補償網(wǎng)絡，差分傳感拓撲演示了用于兩個溫度點的補償網(wǎng)絡。等式 （3） 和 （4） 用于描述這兩種電流感應拓撲的設計標準。

圖 2. 和電流感應拓撲中的 DCR 溫度補償網(wǎng)絡

圖 3. 差分電流傳感拓撲中的 DCR 溫度補償網(wǎng)絡

3. DCR溫度補償網(wǎng)絡推導

在本節(jié)中，總和電流感應拓撲將用作推導溫度補償網(wǎng)絡的示例。如式（3）所示，通過適當增益的V sum電壓可以正確獲取負載電流信息。該增益可以表示為R sum和（R x +R s ） 之間的比值，如（5） 所示。例如，RT8893 中的這個比率必須設置為 4 才能正常運行。

然而，為了消除溫度對 DCR 的影響，在 R sum網(wǎng)絡中插入了一個 NTC 熱敏電阻，使 V sum電壓隨溫度變化。NTC與溫度的關系如式（6）所示，其中β為NTC熱敏電阻的溫度系數(shù)，隨NTC熱敏電阻的不同而變化。

如果需要補償三個溫度點（TL、TR、TH），則應將這三個溫度點的V sum電壓設置為相等，結(jié)果如式（7）所示。R sum （T） 是帶有 NTC 熱敏電阻的熱補償網(wǎng)絡的等效電阻，可由式 （8） 獲得。

因此，根據(jù)上述等式，R sum網(wǎng)絡的參數(shù)可以相應地找出為 （9）、（10） 和 （11）。詳情請參閱附錄 I。

在哪里

實施溫度補償后，這三個溫度點（例如：20°C、60°C 和 100°C）的 V SUM誤差應為零，如圖 4 所示。

圖 4. DCR 溫度補償后的V sum誤差

4. DCR熱補償網(wǎng)絡設計實例

下面的設計方法將以 RT8893 的總和電流感應拓撲為例，其規(guī)格旨在滿足 Intel VR12.5 要求。

在 Shark Bay VRTB Guideline for desktop platform 中，輸出濾波器的要求如下：

輸出電感：360nH/0.72mΩ

輸出大容量電容：560μF/2.5V/5mΩ（最大值） 4 到 5 個

輸出陶瓷電容：22μF/0805（頂部最多 18 個位置）

第一步：確定電感參數(shù)

確定電感值。

輸出電感：360nH/0.72mΩ

確定 DCR 溫度系數(shù) TC DCR。

TC DCR = 3930ppm

因此，具有溫度影響的電感 DCR 值可以使用 （2） 計算。以下計算結(jié)果以 60°C 時的 DCR 值為例。

第 2 步：確定熱補償?shù)?NTC 參數(shù)

使用NCP15WL104J03RC作為NTC熱敏電阻，阻值為100kΩ，β值為4485。利用式（6），可以計算出不同溫度下的NTC阻值。當 NTC 熱敏電阻在 60°C 下工作時，電阻可以計算如下：

第 3 步：設計 DCR 電流感應網(wǎng)絡和 R x、 R s和 R sum值

DCR 電流感應電容器 C x和 R X和 RS 的電阻可以從 DCR 電流感應拓撲的應用說明中確定。

C x = 1μF， R s = 3.41kΩ， R x = 590Ω

在 RT8893 中，R sum和 （R x +R s ） 的比值必須設置為 4 才能正常工作。

R sum = 4?（R x +R s ） = 16kΩ

第 4 步：設計 R和電阻網(wǎng)絡

設置三個溫度點進行熱補償。

選擇 （TH， TR，TL） = （100， 60， 20）

例如，60°C 時的 R sum值可從 （7） 獲得：

因此，參數(shù) α 1、α 2和 K R可以計算如下：

使用 （9）、（10） 和 （11），可以相應地找到R sump、 R sums2和 R sums1 。

五、實驗結(jié)果

圖 5 顯示了帶有 DCR 溫度補償?shù)?DCLL 和 DIMON 報告。從實驗結(jié)果來看，DCLL 和 DIMON 報告都在公差帶內(nèi)。然而，在沒有 DCR 溫度補償?shù)那闆r下，重載條件下高估的 DIMON 報告結(jié)果將導致 DCLL 違反負載線規(guī)范，如圖 6 所示。

（一） DCLL

（b）DIMON 報告

圖 5. DCLL 和 DIMON 報告結(jié)果與 DCR 溫度補償

（一） DCLL

（b）DIMON 報告

圖 6. 沒有 DCR 溫度補償?shù)?DCLL 和 DIMON 報告結(jié)果

六，結(jié)論

本應用筆記提供了 DCR 溫度補償?shù)膶嵤┓椒ê陀杏玫脑O計方程。通過適當?shù)脑O計程序，它可以有效緩解 DCR 值的溫度變化，并為 DCR 電流感應應用提供正確的電流信息。