浅析 MPS DrMOS 如何与多相控制器交互电流信息

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上期回顾：常用直流电机的种类及控制方案

 本期内容                  

如今，VR 多相电源在笔记本、台式机、服务器、基站、人工智能、自动驾驶等诸多应用中得到了广泛的使用。

今天，来和大家分享一下：

• MPS 公司的 DrMOS 和多相控制器之间如何交互电流？

• 与 DCR 检测控制相比，它有哪些优势所在？

 

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视频文字部分  

 

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如今，VR多相电源在笔记本、台式机、服务器、基站、人工智能、自动驾驶等诸多应用中得到了广泛的使用。

今天由我为大家讲一讲：MPS 的 DrMOS 和多相控制器之间如何交互电流，与DCR检测控制相比，它有哪些优势所在？

一开始，我先跟大家科普一下开关电源的三种常用电流检测方法，分别是：使用电阻检测、使用MOSFET R_DS(ON) 检测和使用电感的直流电阻(DCR) 检测这三种方法。

每种方法都有其优点和缺点，选择检测方法时应予以考虑。

• 第一种方法可以提供非常准确的电流检测信号，同时具有精确的限流和均流，但是需要额外的功率损耗以及元件成本

• 第二种，R_DS(ON) 采样是一种简单且经济高效的电流检测，但其精度不高，温度系数可能也非常大，所以不适合多相电路

• 最后一种，DCR采样，其效率高，成本低，但温度系数差，RC参数也比较难匹配，而且无法检测电感饱和，属于开尔文检测

随着路由器，服务器，基站、人工智能、自动驾驶等大算力主芯片的应用，对于其核供电的多相电源如何实现更高精度的电流检测提出了更高的挑战。

 

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那么，MPS 的多相电源方案是如何实现高精度的电流检测以及上报的呢？

通常，我们在使用DrMOS时都是配合多相控制器一起搭配使用，来实现Core供电。

这里我们展示了一颗常规多相控制器搭配4颗DrMOS，可应用在路由器、服务器，基站等大功率应用上。

接下来，我们先从DrMOS入手，讲讲DrMOS的是如何实现高精度电流输出的。

MPS 的 DrMOS 采用单Die的电流采样技术，由于它的M1和M2集成在一个硅中，具有相同的温度系数，因此温度变化不会影响电流镜的增益。

如图所示，我们的电感电流呈红色，DrMOS的CS电流输出呈绿色。

当高边MOS开通时，CS输出通过内部的电流镜模拟上管的电流。当低边MOS开通时，CS输出就会跟踪M2电流。这样就形成了一个与电感电流成比例的Ics作为DrMOS的CS 电流输出。

我们以MP86956为例，从规格书中可以看出其比例尺为 5uA：1A，我们叫它 I_OUT sense gain，也可以叫K_CS。当然每个DrMOS的比例可能是不一样的。另外，出厂前均会有ATE等测试，保证其高电流精度，符合规格书的描述。

这是我们实际测试电感电流与DrMOS的CS电流输出的波形，MPS 的 DrMOS 单Die电流采样的优势明显：

• CS输出电流与电感电流成比例

• 逐周期检测

• 独立于温度，R_DS(ON)，电感直流电阻，占空比和频率的变化。

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讲到这里，MPS 的 DrMOS 到底是如何和多相控制器进行电流握手交互的呢？

首先

我们来讲一下单相电流DrMOS如何和多相控制器进行握手：

DrMOS 的 I_OUT 输出为一个电流信息 I_CS，接入多相控制器后通过多相控制器内置可选的电阻R_CS转换成一个电压信息。

其中I_CS是一个为同电感电流等比例缩小的电流，对于MP86956来说，I_CS=K_CS*I_OUT，其中K_CS为前面讲到的I_OUT sense gain，可以从规格书中查到。R_CS根据多相控制器里的寄存器来进行阻值选择。Vbias则是多相控制器内部的一个偏置电压。

然后单相V_CS电压到了多相控制器内部的ADC进行转换，实现多相控制器可以上报每一个DrMOS的实际电流值。

其次

来讲一讲总电流如何与多相控制器进行握手。

总电流上报则是通过另外一条支路进行电流汇总后计算，然后进行上报。如图，所有的CS pin电流等于K_CS*I_OUT电流汇总成一个总的I_OUT电流信息，然后通过x/64一级的Gimon缩放，再经过Rimon可选电阻进行二级缩放，进而转换成电压信息，进入ADC采样。这样做的目的是能做到不同电流范围应用的高精度上报。

准确的电流采样可以带来更好的整体系统性能，并且大大减少工程工作量。

               

MPS 的 DrMOS 输出电流上报无需RC或NTCs等，具有 3% 的全温度范围内精度，无须温度补偿，同时信号干净，属于电流型输出，抗干扰性能好，调试简单。

               

总之一句话：选它就对了!

   

工程师朋友们，这里就是MPS 的 DrMOS 如何握手多相控制器，进行精确的检测以及上报，您是否掌握了呢？

如果还有不理解的地方，欢迎各位工程师朋友来留言评论，我们会有专业工程师为您解答，谢谢大家！

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