muqian，dianliujiancedezuzhifeichangdi
，qizhuyaoyongyuceliangliujingqishandedianliu。tongguogaidianzudedianliuzhuyaoshitongguodianzuliangduandedianyafanyingchulai，suoyitongguoyingyonggongshiI=V/R該公式是由某著名學校的老師喬治-西蒙-歐姆提出的：即電阻上的電流與電壓成正比。

 

上麵簡單的介紹就當作拋磚引玉了
，本文的主題——電阻選擇
、高邊或低邊監測以及檢測放大器的選擇——都是以這個電氣工程基本公式為基礎的。

 

電流檢測監控有助於提高一些係統的效率,減少損失。例如,許多手機實現了電流檢測監控
，提高電池壽命，同時提高可靠性。如果電流消耗太大,手機可以做出決定，降低CPU頻(pin)率(lv)來(lai)減(jian)少(shao)電(dian)池(chi)負(fu)載(zai)以(yi)此(ci)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)，同(tong)時(shi)防(fang)止(zhi)手(shou)機(ji)過(guo)熱(re)來(lai)增(zeng)加(jia)穩(wen)定(ding)性(xing)。甚(shen)至(zhi)有(you)手(shou)機(ji)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)可(ke)以(yi)訪(fang)問(wen)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)並(bing)且(qie)對(dui)優(you)化(hua)手(shou)機(ji)的(de)性(xing)能(neng)做(zuo)出(chu)決(jue)策(ce)。除(chu)了(le)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)監(jian)控(kong)使(shi)用(yong)了(le)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)，另(ling)外(wai)兩(liang)個(ge)不(bu)太(tai)常(chang)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)也(ye)使(shi)用(yong)了(le)電(dian)阻(zu)。其(qi)一(yi)是(shi)使(shi)用(yong)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)產(chan)生(sheng)通(tong)量(liang)場(chang)的(de)電(dian)流(liu)。雖(sui)然(ran)這(zhe)是(shi)非(fei)侵(qin)入(ru)性(xing)的(de),並且具有非插入損耗的優點。它相對來說有點貴，並且要求一個相對大的PCB基板。另一種方法,使用變壓器測量感應的交流電流,也屬於麵積和成本密集型;並且同時隻對交流電流有用。

 

本文將介紹使用一個電阻進行電流檢測監控的三個基本方麵：

 

1、選擇一個低阻值精度采樣電阻。如果說基板是基於“位置，位置，位置”，然而選擇一個電阻就是基於“精度
，精度，精度”原則。

 

2、選擇一個檢測放大器芯片。當感應到在小於1歐姆電阻,電壓很小的變化也會產生一個很大的結果。檢測放大器將電壓變化放大，使無意義的事情變的更有意義。

 

3

、檢測電阻的“位置，位置
，位置”。這個若檢測參考電源，稱為高邊檢測，或者如果連接地
，又叫作低邊檢測。

 

精密電流傳感應用程序不再是自製食物電路；製造商已經做了所有的研究和現代設計的大部分工作。

 

 

選擇電阻值，精度和物理尺寸都取決於預期的電流測量值。電阻值越大,測量可能就越精確,但大的電阻值也會導致更大的電流損失。對於低功率電池驅動的設備,必須減少損失,電阻大約一毫米的長度值並且帶有成百上千歐姆的電阻經常被使用。對於一個或更多的放大器的更高電流,電阻可以使用更大的阻值,這將得到更準確的測量與可接受的損失。

 

盡管電阻器通常認為是一個簡單的二端設備，為準確測量當前的四端電阻比如Vishay WSK係列，在每個電阻的末端都使用了二端。這為二端提供了應用電路的電流路徑，和另一對感測放大器的電壓檢測路徑。這四端設置,yechengweikaierwenchuangan，quebaozaimeigelianjiejinkenengzuixiaodezuli
，quebaogancefangdaqideceliangdianyajiushidianzuliangduandedeshijidianyabingqiebaokuoxiaodianzudezuhelianjie。zhejiangshidegengjiarongyixianghulianjiebingqiejianshaodianzuwenduxishuzaochengdeyingxiang（TCR）。TCR是一個電阻隨著溫度的升高而阻值增加的效果。電源接到檢測電阻上通常都會使電阻加熱並且可能連接到100°C或者遠遠高於該溫度的環境溫度下。盡管檢測電阻設計成具有非常低的TCR，但是有線或PCB布線連接起來組合的TCR可能使阻值增加5%到10%。開爾文傳感通過改進傳感係統溫度的穩定性大大降低了TCR的影響。

 

WSK0612帶1.0%誤差的電阻可以處理一瓦特的電量並且在小型的DC/DC轉換器和一些電池充電器中比較常見。WSK2512係列誤差為0.5%的電阻主要應用於筆記本電源和儀器應用。Vishay WSK2512可以處理一瓦特並且誤差可以精確到0.5%並且電阻可以從0.025Ω小到如0.0005Ω的都有。

圖：Vishay WSK0612電流檢測電阻和尺寸。

 

另一個檢測電阻的重要標準就是隨著溫度改變的穩定性在Vishay WSLS和WSLP係列也突顯出來。這些都是長壽電阻並且在工作溫度範圍內其阻值波動幅度低至0.25%，並且通常用於開關電源和線性電源以及功率放大器中作為電流檢測電阻。

 

在處理非常低阻值低電阻過程中有一個不尋常的問題可能會碰到
，那就是熱EMF。熱EMF是一個非常小的電壓,占1000分之一伏特，這是存在導體中的溫度微小差異引起的。熱EMF的常規使用是建立一個熱電偶，其中微電壓和溫度成正比；但是熱EMF在我們的電流檢測電阻中是不允許出現的
，並且可能會導致不準確的讀數。Vishay WSL 和 WSR電阻係列提供了許多性能優勢
，包括被專門設計來減少熱EMF.圖2繪製了Vishay WSL供電金屬條狀電阻和其兩個競爭對手之間的一個比較圖。該態勢圖表明WSL係列有一個低至 3μv /°C的熱EMF 而競爭對手卻高達±25μV/°C。

圖：Vishay 50毫歐WSL2512供電條狀電阻和其競爭對手技術的熱EMF特征進行比較。

 

在圖2的其中兩個電阻中都是金屬條狀技術，第三個是低阻值的厚膜電阻。所有的電阻都是50 mΩ標稱電阻。正如上圖展示的，如果不考慮熱EMF就會導致不準確的讀數。

 

某些應用程序有高功率的要求

，使用半瓦或更多來強製通過電阻。Vishay WSLP2010 WSLP2512可以分別處理2.0和3.0瓦。WSHM2818 具有7.0瓦高功率密度電流檢測電阻，主要是為高壓電流檢測應用比如wattage DC/DC 轉換器，桌麵PC電源，以及無刷直流電機控製。對於高溫應用，1瓦特的Vishay WSLT和WSR係列可以承受溫度高達275攝氏度。

 

電流分流器監控集成電路，同時也叫電流檢測放大器，精確測量待測電阻兩端的微小電壓。防止檢測放大器幹擾被測電壓,這些集成電路具有很高的輸入阻抗。然而,在選擇並聯顯示器之前，必須做出一個明智的決定，那就是是否要將電流檢測電阻放置在負載的電源電壓軌上（高邊監控）。或者負載的地麵點（低邊監控），每一種都有其優點和缺點。

圖：高邊檢測VS低邊檢測。

 

dibianjiancetongchangshizuibianyihezuijiandandefangshilaishixian，yinweiruguojiancedianzudeyiduanzaidimianxitong，bingqiefuzaidelingwaiyiduanzainaxiedianliudaicedefuzaidedimian
，ranhoudianzuliangduandedianyaxiangduixitongdimiankeyitongguoyigejiandandeyinyongtongyigexitongdeyunfangjiangqifangda。ranhougaifangdadianyatongguomoshuzhuanhuanqi（ADC）進行測量。

 

但(dan)是(shi)，低(di)邊(bian)檢(jian)測(ce)的(de)缺(que)點(dian)與(yu)其(qi)自(zi)身(shen)的(de)優(you)點(dian)有(you)關(guan)
，那(na)就(jiu)是(shi)放(fang)置(zhi)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)在(zai)負(fu)載(zai)到(dao)地(di)的(de)路(lu)徑(jing)。這(zhe)種(zhong)電(dian)阻(zu)放(fang)置(zhi)導(dao)致(zhi)負(fu)載(zai)的(de)地(di)麵(mian)浮(fu)動(dong)電(dian)壓(ya)略(lve)高(gao)於(yu)係(xi)統(tong)地(di)麵(mian)。這(zhe)種(zhong)安(an)排(pai)的(de)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)潛(qian)在(zai)的(de)接(jie)地(di)回(hui)路(lu)問(wen)題(ti)。因(yin)為(wei)負(fu)載(zai)與(yu)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)其(qi)他(ta)負(fu)載(zai)不(bu)是(shi)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)參(can)考(kao)地(di)上(shang)。該(gai)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)開(kai)發(fa)一(yi)個(ge)可(ke)聽(ting)噪(zao)音(yin)，如(ru)哼(heng)哼(heng),甚(shen)至(zhi)對(dui)附(fu)近(jin)的(de)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)，包(bao)括(kuo)音(yin)頻(pin)和(he)視(shi)頻(pin)的(de)幹(gan)擾(rao)。另(ling)外(wai)
，低(di)邊(bian)檢(jian)測(ce)不(bu)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)錯(cuo)誤(wu)條(tiao)件(jian)，比(bi)如(ru)在(zai)地(di)麵(mian)路(lu)徑(jing)的(de)一(yi)個(ge)短(duan)路(lu)或(huo)者(zhe)開(kai)路(lu)，由(you)於(yu)連(lian)接(jie)問(wen)題(ti)或(huo)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)引(yin)起(qi)的(de)。

 

由於這個原因，低邊檢測的意義在於處理大電流
，一個孤立的負載,或其他情況下,係統不受地麵路徑影響。

 

高(gao)邊(bian)檢(jian)測(ce)是(shi)用(yong)於(yu)當(dang)一(yi)個(ge)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)成(cheng)列(lie)放(fang)置(zhi)在(zai)係(xi)統(tong)電(dian)源(yuan)和(he)負(fu)載(zai)之(zhi)間(jian)。這(zhe)個(ge)配(pei)置(zhi)對(dui)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)更(geng)加(jia)敏(min)感(gan)並(bing)且(qie)對(dui)係(xi)統(tong)地(di)添(tian)加(jia)了(le)免(mian)幹(gan)擾(rao)功(gong)能(neng)。其(qi)主(zhu)要(yao)缺(que)點(dian)是(shi)由(you)於(yu)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)不(bu)是(shi)在(zai)係(xi)統(tong)地(di)麵(mian)上(shang)，差(cha)動(dong)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)被(bei)測(ce)量(liang)出(chu)來(lai)
，因(yin)為(wei)它(ta)需(xu)要(yao)精(jing)確(que)匹(pi)配(pei)合(he)適(shi)的(de)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)。然(ran)而(er),它的缺點是消除了一個來自德州儀器的精密電流分流監控器。

 

 

 

共模範圍：該規範定義了放大器對地的輸入允許直流電壓範圍。電流分流監控器通常指定接受共模電壓比芯片供電電壓高。比如說。德州儀器的INA225電流分流監控器和TI的INA300電流檢測比較器可以接受的DC電壓是從0v到36V。他們兩者都是非常靈活的
，並且可以用於高邊或者低邊監控。INA225擁有 I2C 接口，允許一個微控製器去讀被監控的電流根據被測的電壓和功耗。TI 的INA282擁有一個非常寬的共模-14 v + 80 v的範圍以及一個隻有 1.5 μV/°C低的偏置漂移。

 

偏置電壓：這是在放大器輸入端測量電壓
，假設正極和負極輸入是基本一樣的電壓。理想情況下這個電壓是零,但實際上它總是一個非零電壓。小的偏移電壓會導致巨大的錯誤，它可以增加芯片壽命和動態溫度。德州儀器的INA230雙向電流分流監控器擁有一個低至 50μV的偏置電壓當其溫度範圍是-40 + 125°C時。然而，對於最好的精度，這個TI的INA226在現在的市場上是一款最高精度的電流檢測監控器，其偏置電壓是隻有10μV 並且一個共模範圍達到36V。他們兩者都實現了一個 I2C 係列接口以方便大多數微控製器接口。

 

共模抑製比（CMRR）：這(zhe)個(ge)規(gui)範(fan)是(shi)一(yi)個(ge)放(fang)大(da)器(qi)檢(jian)測(ce)和(he)拒(ju)收(shou)信(xin)號(hao)的(de)能(neng)力(li)出(chu)現(xian)在(zai)兩(liang)個(ge)差(cha)分(fen)輸(shu)入(ru)。電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)放(fang)大(da)器(qi)的(de)物(wu)理(li)位(wei)置(zhi)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)噪(zao)聲(sheng)耦(ou)合(he)到(dao)輸(shu)入(ru)上(shang)由(you)於(yu)熱(re)噪(zao)聲(sheng),高頻信號
，或者高電流,從而誘導磁電流耦合。德州儀器的大部分電流分流監控器有一個經典的共模抑製比高達140dB
，包括INA226

，INA210，和INA282。

 

由(you)於(yu)電(dian)流(liu)分(fen)流(liu)監(jian)控(kong)器(qi)有(you)太(tai)多(duo)的(de)選(xuan)擇(ze)，目(mu)標(biao)電(dian)路(lu)究(jiu)竟(jing)該(gai)使(shi)用(yong)哪(na)一(yi)個(ge)？正(zheng)如(ru)本(ben)文(wen)所(suo)討(tao)論(lun)，選(xuan)擇(ze)是(shi)與(yu)係(xi)統(tong)有(you)關(guan)的(de)。電(dian)流(liu)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)和(he)監(jian)控(kong)器(qi)現(xian)在(zai)被(bei)用(yong)於(yu)這(zhe)些(xie)以(yi)前(qian)並(bing)不(bu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)電(dian)流(liu)監(jian)測(ce)，但(dan)是(shi)現(xian)在(zai)需(xu)要(yao)提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)效(xiao)率(lv)的(de)應(ying)用(yong)。其(qi)中(zhong)例(li)子(zi)包(bao)括(kuo)儀(yi)表(biao),無線充電電源,平板電腦和手機、工業自動化、醫療設備供電,電池和太陽能係統。

 

 

電dian流liu監jian控kong的de需xu求qiu越yue來lai越yue重zhong要yao，尤you其qi是shi對dui於yu電dian池chi驅qu動dong的de設she備bei。電dian流liu監jian測ce監jian控kong可ke以yi顯xian著zhu提ti高gao係xi統tong優you勢shi，越yue仔zai細xi的de選xuan擇ze合he適shi的de組zu件jian就jiu越yue可ke能neng延yan長chang電dian池chi壽shou命ming和he許xu多duo電dian子zi係xi統tong的de壽shou命ming。