电流检测实战1-韦克威-专业FAE指导

阅读了有关电流检测的系列文章之后，您将对电流检测的基础知识，用于电流检测的设备，如何计算解决方案的精度以及印刷电路板（PCB）布局的指南有扎实的了解。和故障排除。本文介绍了通常在直流感测解决方案中使用的四个差分放大器：运算放大器（op amp），差分放大器（DA），仪表放大器（IA）和电流分流监控器（CSM）。

运算放大器

输入共模电压限制了运算放大器在电流检测中的使用。由于输入级的设计，这种设备的输入共模电压受到电源电压（Voa）的限制。此外，传统运算放大器的大开环增益要求该器件具有反馈，这限制了它对单端输入信号的使用。这种配置使其仅可用于低端电流感测。图1描述了在低端电流检测配置中使用运算放大器的情况。

由于图1所示解决方案的输入共模电压接近地，因此运算放大器的输入共模范围应包括地。还可能需要选择一个配合电流传感器的运算放大器，其输出被认为是轨到轨的。这产生了可以准确检测的最大范围的负载电流。一个缺点是分流电阻器和地线之间的任何寄生电阻都会增加分流电阻器的值（见图2）。

在该位置（例如，PCB走线，焊点）的寄生电阻产生的电压将“分流”分流电压，从而引入误差。这种寄生电阻在生产中可能会有很大变化。为了获得更高的精度和一致性，需要在分流电阻两端进行差分测量。

差动放大器

传统的DA只是具有精密调整电阻网络的运算放大器，如图3所示。电流传感器通常在制造过程中调整电阻，使R2 / R1 = R4 / R3。因此，设备的差分增益（Adm）为R2 / R1。参考电压（Vref）加到输出电压（Vo）。

关于电流检测，由于输入端的电阻分压器，DA可以具有超出电源电压的输入共模电压，如图4所示。这允许将DA用于高端电流检测。但是，DA由于其有限的共模和差模输入阻抗，会给系统总线电压带来负担。该负载从系统总线电压中汲取电流，这在测量中引入了不确定性。为了减少由于这些输入阻抗引起的测量误差，它们应显着大于系统负载阻抗。

由于低端电流感测解决方案的共模电压接近0V，因此可以使用DA，如图5所示。这可以最大程度地降低共模输入阻抗的影响，但差模输入阻抗仍然是一个因素。在低侧测量中使用DA可以消除由寄生电阻接地引起的问题，该寄生电阻与运放部分中讨论的并联电阻串联。最后，DA具有固定的差分增益，因为必须调整电阻器网络以保持良好的共模抑制比。某些DA具有片内同相放大器，其增益可以调节。如果需要其他增益，建议选择这样的器件，或者通过外部运算放大器电路为DA的输出增加增益。

总之，DA可以用于高端或低端感测。当用于高端检测时，误差可能由有限的共模和差模输入阻抗引起。当用于低边检测时，DA可以消除由与并联电阻串联的任何寄生接地电阻引起的问题。