分享个实用的电流检测电路

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电流检测的应用

电路检测电路常用于：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，都是通过感测电阻两端的压降测量电流。



一般使用电流通过时的压降为数十mV～数百mV的电阻值，电流检测用低电阻器使用数Ω以下的较小电阻值；

检测数十A的大电流时需要数mΩ的极小电阻值，因此，以小电阻值见长的金属板型和金属箔型低电阻器比较常用，而小电流是通过数百mΩ～数Ω的较大电阻值进行检测。

测量电流时， 通常会将电阻放在电路中的两个位置。

第一个位置是放在电源与负载之间。这种测量方法称为高侧感测。

通常放置感测电阻的第二个位置是放在负载和接地端之间。这种电流感测方法称为低侧电流感测。



两种测量方法各有利弊，低边电阻在接地通路中增加了不希望的额外阻抗；

采用高侧电阻的电路必须承受相对较大的共模信号。

低侧电流测量的优点之一是共模电压， 即测量输入端的平均电压接近于零。这样更便于设计应用电路， 也便于选择适合这种测量的器件。

低侧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， 优先选择这种方法测量电流。

由于低侧电流感测能够抗高压尖峰干扰， 并能监测高压系统中的电流。



电流检测电路



1、低侧检测



低侧电流感测的主要缺点是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有所不同。

如果其他电路以电源接地端为基准，可能会出现问题。为最大限度地避免此问题，存在交互的所有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尽量减小接地漂。

如上图，如果图中运放的 GND 引脚以 RSENSE 的正端为基准，那么其共模输入范围必须覆盖至零以下，也就是GND - (RSENSE × ILOAD)。Rsensor将地（GND）隔开了。

2、高侧检测



随着大量包含高精度放大器和精密匹配电阻的IC的推出，在高侧电流测量中使用差分放大器变得非常方便。高侧检测带动了电流检测IC 的发展，降低了由分立器件带来的参数变化、器件数目太多等问题，集成电路方便了我们使用。下图为一种高侧检测的 IC 方案：





检测电路连出方式



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(2)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(1)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。



3.三极管电流检测电路



如果简单的用三极管导通与截止来检测电流的话，三极管开启要0.7V左右，电流比较小的时候需要串比较大的采用电阻，同时浪费较大的反馈电压，如上图方法，可以用比较小的电阻，消耗很小的电压就能检测到电流I，通过调整三极管基机电阻可以调整检测的灵敏度。这个电路可以用在充电器等需要显示有没有充电电流的地方。

4. 高灵敏度电流检测电路



这个电路用两个二极管做电流采样，灵敏度非常高，电流可以做到动态范围很大，在大功率或高电压应用场合比较合适，缺点是电压需要损坏掉约1.4V。

5.TL431电流反馈电路



TL431 价格低廉，在开关电源的反馈环路大量应用，但其FB电压为2.5V，直接用做电流反馈时要很大的采样电阻，浪费电压。图中用两个TL431实现电流反馈，可以用比较小的采样电阻实现精密的电流反馈，如果还有电压反馈网络，再并上U3的电压反馈电路。