電流檢測(cè)電路：高低側(cè)檢測(cè)、電壓檢測(cè)

電流檢測(cè)的應(yīng)用

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。 對(duì)于大部分應(yīng)用，都是通過間接測(cè)量電阻兩端的壓降來獲取待測(cè)電路電流大小的，如下圖所示。 在要求不高的情況下，電流檢測(cè)電路可以通過運(yùn)放放大轉(zhuǎn)換成電壓，反推算負(fù)載的電流大小。

一般使用電流通過時(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)。

兩種測(cè)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(duì)較大的共模信號(hào)。 低側(cè)電流測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)之一是共模電壓，即測(cè)量輸入端的平均電壓接近于零。 這樣更便于設(shè)計(jì)應(yīng)用電路，也便于選擇適合這種測(cè)量的器件。 低側(cè)電流感測(cè)電路測(cè)得的電壓接近于地，在處理非常高的電壓時(shí)、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(cè)量電流。 由于低側(cè)電流感測(cè)能夠抗高壓尖峰干擾， 并能監(jiān)測(cè)高壓系統(tǒng)中的電流。

電流檢測(cè)電路

低側(cè)檢測(cè)

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(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）隔開了。

高側(cè)檢測(cè)

隨著大量包含高精度放大器和精密匹配電阻的IC的推出，在高側(cè)電流測(cè)量中使用差分放大器變得非常方便，相關(guān)推薦:輸出電壓為什么要偏移？差分電路原理解析。高側(cè)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(cè)的 IC 方案：

檢測(cè)電路連出方式

對(duì)電流通過電阻器時(shí)的壓降進(jìn)行檢測(cè)，需要從電阻器的兩端引出用于檢測(cè)電壓的圖案。電壓檢測(cè)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?yàn)殡娐坊宓你~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(cè)圖案，檢測(cè)對(duì)象將是低電阻器電阻值加上銅箔圖案電阻值的壓降，無(wú)法正確地檢測(cè)電流。

PCB Layout參考：