电流检测技术:低侧电流测量的优缺点及应用
2024-03-13 10:17:41 9,352
电流检测技术简介
电流检测技术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。
电流检测技术分类
两种测量方法各有利弊。本文重点讲解低端电流检测技术。
低侧电流测量的优点
低侧电流感测的缺点
设计电路或选择用于电流测量的器件时,低侧电流感测是最简单的方法。由于输入端的共模电压低,因此可使用差分放大器拓扑。下图给出了采用运算放大器(运放)的经典差分放大器拓扑,输入输出关系可由理想运放的基本性质(虚短虚断)来推导,此处不具体描述。
设计过程注意哪些问题
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可以直接选用集成了增益设置电阻的电流检测放大器,从而可减少分立实现方案存在的诸多布局问题;
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若采用分立器件搭建时,注意需要将R1 和R2 放在尽可能靠近运算放大器和电流感测电阻的位置。将这些元件放在靠近运放的位置后,运算放大器同相输入端出现噪声拾取的可能性会降低,同时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右所示,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。如果按照下图左所示,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;
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PCB Layout参考:
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注意运放的选型,输入输出轨到轨运放便于信号完整的传输到输出端;
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如果应用中存在容性负载,需要特别考虑运放的稳定性,以免出现振荡或严重的输出振铃现象。