常用电流检测电路技术解析

出处:维库电子市场网时间:2025-04-23
  一、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、蓄电池管理等场景。大部分应用通过间接测量电阻两端的压降来获取待测电路电流大小,在要求不高时,电流检测电路可通过运放放大转换成电压,反推算负载的电流大小。

  二、电流检测技术分类
  高端检测:将测量电阻放在电源与负载之间。

  低端检测:将测量电阻放在负载和接地端之间。本文重点讲解低端电流检测技术。

  三、低侧电流测量特点
  优点:共模电压(测量输入端的平均电压)接近于零,便于设计应用电路和选择适合的器件。
  缺点:采用电源接地端和负载 / 系统接地端时,感测电阻两端的压降会不同。若其他电路以电源接地端为基准,可能出现问题。为避免此问题,所有存在交互的电路均应以同一接地端为基准,降低电流感测电阻值有助于减小接地漂移。
  四、低侧电流感测电路设计
  设计电路或选择用于电流测量的器件时,低侧电流感测可使用差分放大器拓扑,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)推导。
  五、应用场景
  由于电流感测电路测得的电压接近于地,在处理非常高的电压时、或者在电源电压可能易于出现尖峰或浪涌的应用中,优先选择低侧电流感测方法测量电流。该方法能抗高压尖峰干扰,并能监测高压系统中的电流,广泛应用于汽车、工业和电信等领域。
  六、设计过程注意事项
  器件选择:可直接选用集成了增益设置电阻的电流检测放大器,减少分立实现方案存在的布局问题。

  分立器件布局:若采用分立器件搭建,需将 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,降低运算放大器同相输入端出现噪声拾取的可能性。从电阻器电极焊盘的内侧中心引出用于检测电压的图案,避免铜箔图案电阻值造成的压降影响,确保正确检测电流。

  运放选型:选择输入输出轨到轨运放,便于信号完整地传输到输出端。

  容性负载处理:若应用中存在容性负载,需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。

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