4 种直流电流采样电路的优缺点大对比

出处:网络整理时间:2025-06-03
电子电路设计中,直流电流采样是一项关键技术,它对于监测电路的运行状态、实现控制以及保障系统安全都起着至关重要的作用。本文将对四种常见的直流电流采样电路进行详细对比,分析它们各自的优缺点及适用场景。

1. 低边电流采样



低边电流采样是一种较为基础的采样方式。在这种电路中,精密电阻连接在负载与地之间。当电流流经精密电阻时,根据欧姆定律,电阻两端会产生电压差,通过测量这个电压差并除以电阻值,就可以得到电路中的电流值。



例如,若分流电阻为 25mΩ,负载电流为 1A,那么在电阻两端就会产生 25mV 的电压差。经过放大和后续处理,如放大倍数为 21 时,输出电压 Uout 为 525mV(即 0.525V),再通过电压跟随器和 MCU 的 ADC 引脚来检测电流大小。然而,实际测量值与理论值之间往往存在一定误差,这主要是由于元件误差和 ADC 基准误差等因素引入的。为了提高测量精度,在实际应用中需要选择更高精度的元件和电压基准源。
优点:



2. 高边电流采样


高边电流采样中,分流电阻位于电源正极与负载之间,电流从电源正极经过分流电阻再流向负载。以使用电流检测放大器 AD8418 为例,它是一款高压高分辨率电流检测放大器,初始增益可确定为 20V/V,并且在整个温度范围内的增益误差仅为 ±0.15%。

对于高边电流检测,需要考虑共模电压范围,而 AD8418 具有优异的输入共模抑制性能,能够在采样电阻上进行双向或单向的电流检测。假设分流电阻上的电压差为 25mV,经过计算可得输出电压 Uout 为 500mV(即 0.5V)。
优点:

3. 集成数字功率计(如 INA229)

集成数字功率计是一种高精度的集成芯片,内部包含分流电阻、ADC 和计算单元。通过 SPI 接口,只需设置好采样电阻、母线电压和功率等参数,就可以直接输出电流、电压和功率数据,无需外部运算放大器
优点:

4. 霍尔电流传感器



霍尔电流传感器基于霍尔效应来测量磁场,进而间接推导电流值。以 Allegro ACS758L 为例,它具有双向直流交流电流检测设计,内阻为 0.1mΩ,精度可达 ±1%。其输出特性为:当电流为 0 时,输出为电源电压的一半,若电源电压为 3.3V,则在零电流时理论输出为 1.65V;当电流正向流动时,输出靠近 VCC;当电流反向流动时,输出靠近 0V。
优点:
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