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电流检测电路:高低侧检测、电压检测
设备WX
>《电子电路166》
2023.03.28 刚果民主共和国
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电流检测的应用
电路检测电路常用于:高压短路保护、电机控制、DC/DC换流器、系统功耗管理、二次电池的电流管理、蓄电池管理等电流检测等场景。对于大部分应用,都是通过间接测量电阻两端的压降来获取待测电路电流大小的,如下图所示。在要求不高的情况下,电流检测电路可以通过运放放大转换成电压,反推算负载的电流大小。
一般使用电流通过时的压降为数十mV~数百
mV
的电阻值,电流检测用低电阻器使用数Ω以下的较小电阻值;检测数十
A
的大电流时需要数
m
Ω的极小电阻值,因此,以小电阻值见长的金属板型和金属箔型低电阻器比较常用,而小电流是通过数百
m
Ω~数Ω的较大电阻值进行检测。
测量电流时,通常会将电阻放在电路中的两个位置。第一个位置是放在电源与负载之间。这种测量方法称为高侧感测。通常放置感测电阻的第二个位置是放在负载和接地端之间。这种电流感测方法称为低侧电流感测。
两种测量方法各有利弊,低边电阻在接地通路中增加了不希望的额外阻抗;采用高侧电阻的电路必须承受相对较大的共模信号。低侧电流测量的优点之一是共模电压,即测量输入端的平均电压接近于零。这样更便于设计应用电路,也便于选择适合这种测量的器件。低侧电流感测电路测得的电压接近于地,在处理非常高的电压时、或者在电源电压可能易于出现尖峰或浪涌的应用中,优先选择这种方法测量电流。由于低侧电流感测能够抗高压尖峰干扰, 并能监测高压系统中的电流。
电流检测电路
低侧检测
低侧电流感测的主要缺点是采用电源接地端和负载、系统接地端时,感测电阻两端的压降会有所不同。如果其他电路以电源接地端为基准,可能会出现问题。为最大限度地避免此问题,存在交互的所有电路均应以同一接地端为基准, 降低电流感测电阻值有助于尽量减小接地漂。
如上图,如果图中运放的 GND 引脚以
RSENSE
的正端为基准,那么其共模输入范围必须覆盖至零以下,也就是
GND - (RSENSE
×
ILOAD)
。
Rsensor
将地(
GND
)隔开了。
高侧检测
随着大量包含高精度放大器和精密匹配电阻的IC的推出,在高侧电流测量中使用差分放大器变得非常方便,相关推荐
:
输出电压为什么要偏移?差分电路原理解析。高侧检测带动了电流检测
IC
的发展,降低了由分立器件带来的参数变化、器件数目太多等问题,集成电路方便了我们使用。下图为一种高侧检测的
IC
方案:
检测电路连出方式
对电流通过电阻器时的压降进行检测,需要从电阻器的两端引出用于检测电压的图案。电压检测连接如下图(2)所示,建议从电阻器电极焊盘的内侧中心引出。这是因为电路基板的铜箔图案也具备微小的电阻值,需要避免铜箔图案的电阻值所造成的压降的影响。如果按照下图
(1)
所示,从电极焊盘的侧面引出电压检测图案,检测对象将是低电阻器电阻值加上铜箔图案电阻值的压降,无法正确地检测电流。
PCB Layout参考:
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