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，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，通常在電流檢測環路中添加一個 DCR 溫度網絡。本應用筆記將介紹 DCR 溫度補償的基本概念和實現方法。

1. 為什么我們需要 DCR 溫度補償網絡

圖 1 顯示了 DCR 電流檢測網絡。當時間常數相等時，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 TC DCR是銅的溫度系數，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，采用溫度補償網絡來解決這個問題。

圖 1. DCR 電流檢測網絡

2. DCR溫度補償拓撲

DCR 溫度補償網絡旨在使 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 是具有正溫度系數的電阻器，因此應在電流檢測回路中插入具有負溫度系數的電阻器網絡，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，補償網絡需要 Y 個電阻和一個負溫度系數 （NTC） 熱敏電阻來抵消這些 Y 個溫度點下的 DCR 變化。但是，根據電流感應拓撲，DCR 溫度補償網絡應在適當的位置實施。圖 2 和圖 3 分別顯示了溫度補償網絡在總電流和差分傳感拓撲中的實現。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絡，差分傳感拓撲演示了用于兩個溫度點的補償網絡。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 溫度補償網絡

圖 3. 差分電流傳感拓撲中的 DCR 溫度補償網絡

3. DCR溫度補償網絡推導

在本節中，總和電流感應拓撲將用作推導溫度補償網絡的示例。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，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，結果如式（7）所示。R sum （T） 是帶有 NTC 熱敏電阻的熱補償網絡的等效電阻，可由式 （8） 獲得。

因此，根據上述等式，R sum網絡的參數可以相應地找出為 （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

確定電感值。

輸出電感：360nH/0.72mΩ

確定 DCR 溫度系數 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。以下計算結果以 60°C 時的 DCR 值為例。

第 2 步：確定熱補償的 NTC 參數

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 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、實驗結果

圖 5 顯示了帶有 DCR 溫度補償的 DCLL 和 DIMON 報告。從實驗結果來看，DCLL 和 DIMON 報告都在公差帶內。然而，在沒有 DCR 溫度補償的情況下，重載條件下高估的 DIMON 報告結果將導致 DCLL 違反負載線規范，如圖 6 所示。

（一） DCLL

（b）DIMON 報告

圖 5. DCLL 和 DIMON 報告結果與 DCR 溫度補償

（一） DCLL

（b）DIMON 報告

圖 6. 沒有 DCR 溫度補償的 DCLL 和 DIMON 報告結果

六，結論

本應用筆記提供了 DCR 溫度補償的實施方法和有用的設計方程。通過適當的設計程序，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。