兩種電流檢測電路設(shè)計方案

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。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。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。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(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。01電流檢測電路設(shè)計方案(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：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。如圖所示的低端檢流運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，可能會出現(xiàn)問題。為最大限度地避免此問題，存在交互的所有電路均應(yīng)以同一接地端為基準，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，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。盡管低端檢流電路比較簡單，但有幾種故障狀態(tài)是低端檢流電路檢測不到的，這會使負載處于危險的情況，利用高端檢流電路則可解決這些問題。高端檢流電路直接連到電源端，能夠檢測到后續(xù)回路的任何故障并采取相應(yīng)的保護措施，特別適合于自動控制應(yīng)用領(lǐng)域，因為在這些應(yīng)用電路中通常采用機殼作為參考地。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(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。02電流檢測電路設(shè)計方案(二)傳統(tǒng)的高端/低端檢流方式有多種實現(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精密運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放做增益放大并將信號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)用于實際系統(tǒng)中，但該電路存在三個主要缺點：輸入電阻相對較低，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。任何一個電阻產(chǎn)生1%變化就會使CMRR降低到46dB；0.1%的變化使CMRR達到66dB，0.01%的變化使CM