電流檢測(cè)電路概念和基礎(chǔ)

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1、AN1332電流檢測(cè)電路概念和基礎(chǔ)電流檢測(cè)電阻作者：YangZhen?MicrochipTechnologyInc.說明電流傳感器是電流的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換設(shè)備，可將電流轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)介為易于測(cè)量的輸出電壓，該電壓在測(cè)量路徑中與電流電流檢測(cè)是各種電子應(yīng)用中的基本要求。成正比。受益于電流檢測(cè)的典型應(yīng)用包括：傳感器多種多樣，每種傳感器都適用于特定的電流范圍和環(huán)境條件。沒有一種傳感器適合所有應(yīng)用。?電池壽命指示器和充電器在這些傳感器中，電流檢測(cè)電阻是最常用的?？梢詫⑵?過流保護(hù)和監(jiān)控電路看作電流-電壓轉(zhuǎn)換器，原理是在電流路徑中插入一個(gè)?穩(wěn)流器和穩(wěn)壓器電阻，將電流以V=I×R的線性方式轉(zhuǎn)換為電壓。

2、?直流/直流轉(zhuǎn)換器電流檢測(cè)電阻的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)包括：?接地故障檢測(cè)器a)優(yōu)點(diǎn)：?線性電源和開關(guān)電源-低成本?比例電磁閥控制，線性或PWM-高測(cè)量精度?醫(yī)療診斷設(shè)備-可測(cè)量電流的范圍從非常低到中等電流大小?手持通信設(shè)備-能夠測(cè)量直流或交流電流?汽車電源電子設(shè)備b)缺點(diǎn)：?電機(jī)速度控制和過載保護(hù)-將額外的電阻引入了測(cè)量電路路徑，這可能增本應(yīng)用筆記重點(diǎn)討論電流檢測(cè)電路的概念和基礎(chǔ)。將大源輸出電阻并產(chǎn)生不需要的負(fù)載效應(yīng)介紹電流檢測(cè)電阻和電流檢測(cè)技術(shù)，并說明三種典型-由于功耗P=I2?×R而產(chǎn)生功率損耗。因此，的上橋臂電流檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方案以及各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。除了中低電流檢測(cè)應(yīng)用外，很少

3、有大電流應(yīng)用其他電流檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方案超出了本應(yīng)用筆記的范圍，將使用電流檢測(cè)電阻。留待MicrochipTechnologyIncorporated以后的應(yīng)用筆記進(jìn)行介紹。?2013MicrochipTechnologyInc.DS01332B_CN第1頁AN1332選擇標(biāo)準(zhǔn)使用低值檢測(cè)電阻可減少前文提到的缺點(diǎn)。但是，檢測(cè)電源電阻兩端的壓降可能會(huì)低到與后面的模擬調(diào)理電路的輸入失調(diào)電壓相當(dāng)，這會(huì)降低測(cè)量精度。此外，如果測(cè)量的電流含有較大的高頻分量，則電流負(fù)載檢測(cè)電阻的固有電感必須很低。否則，電感可產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（ElectromotiveForce，EMF），這也會(huì)降低測(cè)ISEN量精度

4、。此外，當(dāng)要求測(cè)量精度時(shí)，電阻容差、溫度系數(shù)、熱RSEN運(yùn)放電路VOUT電動(dòng)勢(shì)、額定溫度和額定功率也是電流檢測(cè)電阻的重要參數(shù)。簡(jiǎn)言之，電流檢測(cè)電阻的選擇對(duì)于設(shè)計(jì)任何種類的電流ISEN監(jiān)視器都是至關(guān)重要的。以下選擇標(biāo)準(zhǔn)可用作指導(dǎo)：1.低電阻緊容差，以在精度與功耗之間建立平衡2.高電流能力和高峰值功率額定值，以處理短時(shí)和圖1：下橋臂電流檢測(cè)瞬態(tài)峰值電流3.低電感，以減少由高頻分量產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)a)優(yōu)點(diǎn)：4.低溫度系數(shù)、低熱電動(dòng)勢(shì)和耐高溫能力（如果溫-低輸入共模電壓度變化較大）-低VDD部件-接地參考的輸入和輸出電流檢測(cè)技術(shù)-簡(jiǎn)單且低成本b)缺點(diǎn)：本節(jié)介紹兩種適用于電流檢測(cè)應(yīng)用的基

5、本技術(shù)：下橋臂-接地路徑干擾電流檢測(cè)和上橋臂電流檢測(cè)。每種技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，接下來的主題中將詳細(xì)討論。-系統(tǒng)接地增大了負(fù)載，因?yàn)镽SEN向接地路徑增加了不需要的電阻下橋臂電流檢測(cè)-意外短路引起的高負(fù)載電流變得無法檢測(cè)在單電源配置中，下橋臂電流檢測(cè)最重要的方面是運(yùn)放如圖1所示，下橋臂電流檢測(cè)將檢測(cè)電阻連接在負(fù)載和地之間。通常，檢測(cè)到的電壓信號(hào)（V的共模輸入電壓范圍（VCM）必須包括地。MCP6H0XSEN=ISEN×R運(yùn)放是很好的選擇，因?yàn)槠銿CM從VSS–0.3V到SEN）非常小，需要經(jīng)后面的運(yùn)放電路（例如，同相放大器）放大才能得到可測(cè)量的輸出電壓（VVDD–2.3

6、V。OUT）?？紤]到優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)不需要短路檢測(cè)并且可以容忍接地干擾時(shí)，可選擇下橋臂電流檢測(cè)。DS01332B_CN第2頁?2013MicrochipTechnologyInc.AN1332上橋臂電流檢測(cè)上橋臂電流檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)如圖2所示，上橋臂電流檢測(cè)將檢測(cè)電阻連接在電源和在不能容忍接地干擾并且需要短路檢測(cè)的應(yīng)用（例如，負(fù)載之間。檢測(cè)到的電壓信號(hào)經(jīng)后面的運(yùn)放電路放大得電機(jī)監(jiān)控、過流保護(hù)和監(jiān)控電路、汽車安全系統(tǒng)以及電到可測(cè)量的VOUT。池電流監(jiān)視）中，通常選擇上橋臂電流檢測(cè)。本節(jié)將討論三種典型的上橋臂電流檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方案，以及各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。根據(jù)不同的應(yīng)用要求，總有一種選電源擇是最合適

7、的。ISEN單運(yùn)放差分放大器圖3給出了包含MCP6H01運(yùn)放和四個(gè)外部電阻的單運(yùn)RSEN運(yùn)放電路VOUT放差分放大器。它可通過增益R2/R1放大檢測(cè)電阻兩端的較小壓降，同時(shí)抑制共模輸入電壓。ISEN電源負(fù)載VR1R21VREFISENVDD圖2：上橋臂電流檢測(cè)VOUTa)優(yōu)點(diǎn)：RSENMCP6H01-消除了接地干擾-負(fù)載直接連接到系統(tǒng)地-可檢測(cè)到意外短路引起的高負(fù)載電流ISENb)缺點(diǎn)：V2R1*R2*-必須能處理非常高的動(dòng)態(tài)共模輸入電壓-復(fù)雜且成本較高負(fù)載-高VDD部件R1=R1*，R2=R2*在單電源配置中，上