電流檢測的應(yīng)用

 

電路檢測電路常用于：高壓短路保護、電機控制、DC/DC換流器、系統(tǒng)功耗管理、二次電池的電流管理、蓄電池管理等電流檢測等場景。

 

 

對于大部分應(yīng)用，都是通過感測電阻兩端的壓降測量電流。

 

 

一般使用電流通過時的壓降為數(shù)十mV～數(shù)百mV的電阻值，電流檢測用低電阻器使用數(shù)Ω以下的較小電阻值；檢測數(shù)十A的大電流時需要數(shù)mΩ的極小電阻值，因此，以小電阻值見長的金屬板型和金屬箔型低電阻器比較常用，而小電流是通過數(shù)百mΩ～數(shù)Ω的較大電阻值進行檢測。

 

測量電流時， 通常會將電阻放在電路中的兩個位置。  個位置是放在電源與負載之間。這種測量方法稱為高側(cè)感測。通常放置感測電阻的第二個位置是放在負載和接地端之間。這種電流感測方法稱為低側(cè)電流感測。

 

 

兩種測量方法各有利弊，低邊電阻在接地通路中增加了不希望的額外阻抗；采用高側(cè)電阻的電路必須承受相對較大的共模信號。低側(cè)電流測量的優(yōu)點之一是共模電壓， 即測量輸入端的平均電壓接近于零。這樣更便于設(shè)計應(yīng)用電路， 也便于選擇適合這種測量的器件。低側(cè)電流感測電路測得的電壓接近于地， 在處理非常高的電壓時、 或者在電源電壓可能易于出現(xiàn)尖峰或浪涌的應(yīng)用中， 優(yōu)先選擇這種方法測量電流。由于低側(cè)電流感測能夠抗高壓尖峰干擾， 并能監(jiān)測高壓系統(tǒng)中的電流。

 

電流檢測電路

 

低側(cè)檢測

 

 

低側(cè)電流感測的主要缺點是采用電源接地端和負載、系統(tǒng)接地端時，感測電阻兩端的壓降會有所不同。如果其他電路以電源接地端為基準(zhǔn)，可能會出現(xiàn)問題。為  限度地避免此問題，存在交互的所有電路均應(yīng)以同一接地端為基準(zhǔn)， 降低電流感測電阻值有助于盡量減小接地漂。

 

如上圖，如果圖中運放的 GND 引腳以 RSENSE 的正端為基準(zhǔn)，那么其共模輸入范圍必須覆蓋至零以下，也就是GND - (RSENSE × ILOAD)。Rsensor將地（GND）隔開了。

 

高側(cè)檢測

 

 

 

隨著大量包含高  放大器和精密匹配電阻的IC的推出，在高側(cè)電流測量中使用差分放大器變得非常方便。高側(cè)檢測帶動了電流檢測IC 的發(fā)展，降低了由分立器件帶來的參數(shù)變化、器件數(shù)目太多等問題，集成電路方便了我們使用。下圖為一種高側(cè)檢測的 IC 方案：

 

 

檢測電路連出方式

 

對電流通過電阻器時的壓降進行檢測，需要從電阻器的兩端引出用于檢測電壓的圖案。電壓檢測連接如下圖(2)所示，建議從電阻器電極焊盤的內(nèi)側(cè)中心引出。這是因為電路基板的銅箔圖案也具備微小的電阻值，需要避免銅箔圖案的電阻值所造成的壓降的影響。如果按照下圖(1)所示，從電極焊盤的側(cè)面引出電壓檢測圖案，檢測對象將是低電阻器電阻值加上銅箔圖案電阻值的壓降，無法正確地檢測電流。

 

 

PCB Layout參考：