在電子電路領(lǐng)域，電流測(cè)量至關(guān)重要，它主要用于執(zhí)行兩個(gè)基本的電路功能。其一，測(cè)量電路中流動(dòng)的電流 “多少”，這些信息可用于 DC/DC 電源中的電源管理，以確定必要的外圍負(fù)載從而節(jié)省電力。其二，確定何時(shí)存在 “過(guò)多” 電流或故障情況。當(dāng)電流超過(guò)安全限值時(shí)，軟件或硬件互鎖條件將被觸發(fā)，并發(fā)送信號(hào)來(lái)關(guān)閉應(yīng)用程序，例如電機(jī)停轉(zhuǎn)或電池短路等情況。因此，選擇一種設(shè)計(jì)穩(wěn)健、能夠承受故障期間極端條件的技術(shù)就顯得尤為關(guān)鍵。執(zhí)行測(cè)量功能的適當(dāng)組件需維持準(zhǔn)確的電壓信號(hào)，并防止印刷電路板受到損壞。
　　電流測(cè)量方法分類
　　指示 “多少” 狀況和 “太多” 狀況的信號(hào)可通過(guò)多種不同的測(cè)量方法獲得，每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使其成為有效或可接受的電流測(cè)量方法，但同時(shí)也存在對(duì)應(yīng)用可靠性至關(guān)重要的權(quán)衡。這些方法大致可分為兩大類：直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接方法意味著測(cè)量組件直接連接在被測(cè)量的電路中，且暴露于線路電壓；而間接方法則能提供設(shè)計(jì)安全可能必需的隔離。
　　常見(jiàn)的電流測(cè)量元件及方法
　　電阻式測(cè)量方法
　　電流檢測(cè)電阻：電阻器是一種直接測(cè)量電流的方法，具有簡(jiǎn)單和線性的顯著優(yōu)點(diǎn)。電流檢測(cè)電阻器與被測(cè)量的電流串聯(lián)放置，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，會(huì)有少量功率轉(zhuǎn)化為熱量，這種功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了用于測(cè)量的電壓信號(hào)。除了簡(jiǎn)單性和線性度等有利特性外，電流檢測(cè)電阻器還是一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。其電阻溫度系數(shù) (TCR) 穩(wěn)定在 0 C 或 0.01 %/o C，并且不會(huì)遭受雪崩倍增的可能性或熱失控。
　　電流互感器：電流互感器具有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。它能提供與線路電壓的隔離，實(shí)現(xiàn)無(wú)損電流測(cè)量，并且可提供抗噪性良好的大信號(hào)電壓。這種間接電流測(cè)量方法需要變化的電流，如交流電流、瞬態(tài)電流或開關(guān)直流電流，來(lái)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)磁耦合到次級(jí)繞組中。次級(jí)測(cè)量電壓可以根據(jù)初級(jí)和次級(jí)繞組之間的匝數(shù)比進(jìn)行縮放。不過(guò)，由于負(fù)載電阻、磁芯損耗以及初級(jí)和次級(jí)直流電阻造成的變壓器損耗，會(huì)損失少量功率。
　　羅氏線圈：羅氏線圈與電流互感器類似，次級(jí)線圈中感應(yīng)出的電壓與流經(jīng)隔離導(dǎo)體的電流成正比。不同的是，羅氏線圈采用空心設(shè)計(jì)，而電流互感器依賴于高磁導(dǎo)率磁芯（如層壓鋼）來(lái)磁耦合到次級(jí)繞組?？招驹O(shè)計(jì)使其具有較低的電感，能提供更快的信號(hào)響應(yīng)和非常線性的信號(hào)電壓。由于其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，它通常用作現(xiàn)有接線（如手持式儀表）的臨時(shí)電流測(cè)量方法，可被視為電流互感器的低成本替代方案。
　　霍爾效應(yīng)測(cè)量方法
　　當(dāng)載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中時(shí)，垂直于磁場(chǎng)和電流方向會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，該電勢(shì)與電流的大小成正比。當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)且存在電流時(shí)，不存在電勢(shì)差。然而，當(dāng)存在磁場(chǎng)和電流時(shí)，電荷與磁場(chǎng)相互作用，導(dǎo)致電流分布發(fā)生變化，從而產(chǎn)生霍爾電壓?；魻栃?yīng)器件的優(yōu)點(diǎn)是能夠以低功耗測(cè)量大電流。但它也存在許多缺點(diǎn)，限制了其使用，例如需要補(bǔ)償?shù)姆蔷€性溫度漂移、帶寬有限、低量程電流檢測(cè)需要較大的失調(diào)電壓（可能導(dǎo)致誤差）、對(duì)外部磁場(chǎng)敏感、靜電放電敏感性以及成本較高等問(wèn)題。
　　晶體管測(cè)量方法
　　R DS (ON) – 漏源導(dǎo)通電阻：晶體管被認(rèn)為是一種無(wú)損過(guò)流檢測(cè)方法，因?yàn)樗鼈兪请娐吩O(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)控制元件，無(wú)需其他電阻或功耗器件來(lái)提供控制信號(hào)。晶體管數(shù)據(jù)表提供了功率 MOSFET 的漏極至源極導(dǎo)通電阻 (RDS (ON))，典型電阻在 mΩ 范圍內(nèi)。該電阻由多個(gè)組件組成，首先是通過(guò)電阻連接到半導(dǎo)體芯片的引線，構(gòu)成了眾多通道特性。根據(jù)這些信息，通過(guò) MOSFET 的電流可由 ILoad = VRDS (ON) / R DS (ON) 確定。不過(guò)，R DS (ON) 的每個(gè)組成部分都會(huì)因界面區(qū)域電阻的微小變化和 TCR 效應(yīng)而產(chǎn)生測(cè)量誤差。TCR 效應(yīng)可以通過(guò)測(cè)量溫度并利用溫度引起的預(yù)期電阻變化來(lái)校正測(cè)量電壓來(lái)部分補(bǔ)償。通常，MOSFET 的 TCR 可高達(dá) 4000 ppm/ ° C，相當(dāng)于溫度升高 100 ° C 時(shí)電阻變化 40%。一般來(lái)說(shuō)，這種測(cè)量方法提供的信號(hào)精度約為 10% 至 20%，根據(jù)精度要求，這可能是提供過(guò)流保護(hù)的可接受范圍。
　　比率指標(biāo) – 電流檢測(cè) MOSFET：MOSFET 由數(shù)千個(gè)并聯(lián)晶體管單元組成，可降低導(dǎo)通電阻。電流檢測(cè) MOSFET 使用一小部分并聯(lián)單元，并連接到公共柵極和漏極，但連接到單獨(dú)的源極，從而創(chuàng)建了第二個(gè)隔離晶體管 ——“感應(yīng)” 晶體管。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)感測(cè)晶體管的電流將與通過(guò)其他單元的主電流相當(dāng)。根據(jù)晶體管產(chǎn)品的不同，精度容差范圍可以低至 5% 或?qū)捴?15% 至 20%。這通常不適用于通常需要 1% 測(cè)量精度的電流控制應(yīng)用，但適用于過(guò)流和短路保護(hù)。