兩種電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案

對(duì)于大部分應(yīng)用，都是通過(guò)感測(cè)電阻兩端的壓降測(cè)量電流。電路檢測(cè)電路常用于：高壓短路保護(hù)、電機(jī)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(cè)等場(chǎng)景。一般使用電流通過(guò)時(shí)的壓降為數(shù)十mV～數(shù)百mV的電阻值，電流檢測(cè)用低電阻器使用數(shù)Ω以下的較小電阻值；檢測(cè)數(shù)十A的大電流時(shí)需要數(shù)mΩ的極小電阻值，因此，以小電阻值見(jiàn)長(zhǎng)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(guò)數(shù)百mΩ～數(shù)Ω的較大電阻值進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量電流時(shí)，通常會(huì)將電阻放在電路中的兩個(gè)位置。第一個(gè)位置是放在電源與負(fù)載之間。這種測(cè)量方法稱為高側(cè)感測(cè)。通常放置感測(cè)電阻的第二個(gè)位置是放在負(fù)載和接地端之間。這種電流感測(cè)方法稱為低側(cè)電流感測(cè)。01電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案(一)低端檢流電路的檢流電阻串聯(lián)到地，而高端檢流電路的檢流電阻是串聯(lián)到高電壓端。兩種方法各有特點(diǎn)：低端檢流方式在地線回路中增加了額外的線繞電阻，高端檢流方式則要處理較大的共模信號(hào)。如圖所示的低端檢流運(yùn)放以地電平作為參考電平，檢流電阻接在正相端。低側(cè)電流感測(cè)的主要缺點(diǎn)是采用電源接地端和負(fù)載、系統(tǒng)接地端時(shí)，感測(cè)電阻兩端的壓降會(huì)有所不同。如果其他電路以電源接地端為基準(zhǔn)，可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。為最大限度地避免此問(wèn)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(cè)電阻值有助于盡量減小接地漂。如上圖，如果圖中運(yùn)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(kāi)了。盡管低端檢流電路比較簡(jiǎn)單，但有幾種故障狀態(tài)是低端檢流電路檢測(cè)不到的，這會(huì)使負(fù)載處于危險(xiǎn)的情況，利用高端檢流電路則可解決這些問(wèn)題。高端檢流電路直接連到電源端，能夠檢測(cè)到后續(xù)回路的任何故障并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，特別適合于自動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)樵谶@些應(yīng)用電路中通常采用機(jī)殼作為參考地。隨著大量包含高精度放大器和精密匹配電阻的IC的推出，在高邊電流測(cè)量中使用差分放大器變得非常方便。高邊檢測(cè)帶動(dòng)了電流檢測(cè)IC的發(fā)展，降低了由分立器件帶來(lái)的參數(shù)變化、器件數(shù)目太多等問(wèn)題，集成電路方便了我們使用。02電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案(二)傳統(tǒng)的高端/低端檢流方式有多種實(shí)現(xiàn)方案，絕大多數(shù)基于分立或半分立元件電路。高端檢流電路通常需要用一個(gè)精密運(yùn)放和一些精密電阻電容，最常用的高端檢流電路采用差分運(yùn)放做增益放大并將信號(hào)電平從高端移位到參考地(如圖)：VO=IRS*RS;R1=R2=R3=R4該方案已廣泛應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中，但該電路存在三個(gè)主要缺點(diǎn)：輸入電阻相對(duì)較低，等于R1；輸入端的輸入電阻一般有較大的誤差值；要求電阻的匹配度要高，以保證可接受的CMRR。任何一個(gè)電阻產(chǎn)生1%變化就會(huì)使CMRR降低到46dB；0.1%的變化使CMRR達(dá)到66dB，0.01%的變化使CM