在電子電路設(shè)計(jì)中，電流檢測(cè)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它廣泛應(yīng)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、蓄電池管理等眾多場(chǎng)景。對(duì)于大部分應(yīng)用而言，通常是通過感測(cè)電阻兩端的壓降來測(cè)量電流。

    感測(cè)電阻的選擇

    一般來說，使用電流通過時(shí)壓降為數(shù)十 mV～數(shù)百 mV 的電阻值。在電流檢測(cè)中，低電阻器的選擇因檢測(cè)電流大小而異。檢測(cè)數(shù)十 A 的大電流時(shí)，需要數(shù) mΩ 的極小電阻值，此時(shí)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；而小電流則是通過數(shù)百 mΩ～數(shù) Ω 的較大電阻值進(jìn)行檢測(cè)。

   電流感測(cè)位置

   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)；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)。

    電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案 (一)

1. 低端檢流電路
   低端檢流電路的檢流電阻串聯(lián)到地，以地電平作為參考電平，檢流電阻接在正相端。其主要缺點(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。此外，盡管低端檢流電路比較簡單，但有幾種故障狀態(tài)是它檢測(cè)不到的，這會(huì)使負(fù)載處于危險(xiǎn)的情況。
   
2. 高端檢流電路
   高端檢流電路的檢流電阻串聯(lián)到高電壓端，直接連到電源端，能夠檢測(cè)到后續(xù)回路的任何故障并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，特別適合于自動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)樵谶@些應(yīng)用電路中通常采用機(jī)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(cè)量中使用差分放大器變得非常方便。高邊檢測(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。
   

電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案 (二)

傳統(tǒng)的高端 / 低端檢流方式絕大多數(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(gè)精密運(yùn)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(yùn)放做增益放大并將信號(hào)電平從高端移位到參考地。

該方案已廣泛應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中，但存在三個(gè)主要缺點(diǎn)：

1. 輸入電阻相對(duì)較低，等于 R1。
2. 輸入端的輸入電阻一般有較大的誤差值。
3. 要求電阻的匹配度要高，以保證可接受的 CMRR（共模抑制比）。任何一個(gè)電阻產(chǎn)生 1% 變化就會(huì)使 CMRR 降低到 46dB；0.1% 的變化使 CMRR 達(dá)到 66dB，0.01% 的變化使 CMRR 達(dá)到 86dB。高端電流檢測(cè)需要較高的測(cè)量技巧，這促進(jìn)了高端檢流集成電路的發(fā)展，而低端電流檢測(cè)技術(shù)似乎并沒有相應(yīng)的進(jìn)展。