電流檢測電路 電流檢測電路的應用

2020-12-26 電子發燒友

電流檢測電路 電流檢測電路的應用

霽風AI 發表於 2020-03-22 10:31:00

1. 簡介

對於大部分應用， 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十mV～數百mV的電阻值，電流檢測用低電阻器使用數Ω以下的較小電阻值；檢測數十A的大電流時需要數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，而小電流是通過數百mΩ～數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。 第一個位置是放在電源與負載之間。 這種測量方法稱為高側感測。 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；採用高邊電阻的電路必須承受相對較大的共模信號。 低側電流測量的優點之一是共模電壓， 即測量輸入端的平均電壓接近於零。 這樣更便於設計應用電路， 也便於選擇適合這種測量的器件。低側電流感測電路測得的電壓接近於地， 在處理非常高的電壓時、 或者在電源電壓可能 易於出現尖峰或浪湧的應用中， 優先選擇這種方法測量電流。 由於低側電流感測能夠抗高壓尖峰幹擾， 並能監測高壓系統中的電流。

2. 檢測電路

2.1 低端檢測

低側電流感測的主要缺點是採用電源接地端和負載、系統接地端時， 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， 可能會出現問題。 為最大限度地避免此問題， 存在交互的所有電路均應以同一接地端為基準， 降低電流感測電阻值有助於儘量減小接地漂。

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

2.2 高側檢測

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

2.3 j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於檢測電壓的圖案。電壓檢側連接如下圖(2)所示，建議從電阻器電極焊盤的內側中心引出。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：

3. 電流檢測電路的應用

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

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