电流检测电路概念和基础

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1、AN1332电流检测电路概念和基础电流检测电阻作者：YangZhenMicrochipTechnologyInc.说明电流传感器是电流的检测和转换设备，可将电流转换简介为易于测量的输出电压，该电压在测量路径中与电流电流检测是各种电子应用中的基本要求。成正比。受益于电流检测的典型应用包括：传感器多种多样，每种传感器都适用于特定的电流范围和环境条件。没有一种传感器适合所有应用。•电池寿命指示器和充电器在这些传感器中，电流检测电阻是最常用的。可以将其•过流保护和监控电路看作电流-电压转换器，原理是在电流路径中插入一个•稳流器和稳压器电阻，将电流以V=I×R的线性方式转换为电压。

2、•直流/直流转换器电流检测电阻的主要优点和缺点包括：•接地故障检测器a)优点：•线性电源和开关电源-低成本•比例电磁阀控制，线性或PWM-高测量精度•医疗诊断设备-可测量电流的范围从非常低到中等电流大小•手持通信设备-能够测量直流或交流电流•汽车电源电子设备b)缺点：•电机速度控制和过载保护-将额外的电阻引入了测量电路路径，这可能增本应用笔记重点讨论电流检测电路的概念和基础。将大源输出电阻并产生不需要的负载效应介绍电流检测电阻和电流检测技术，并说明三种典型-由于功耗P=I2×R而产生功率损耗。因此，的上桥臂电流检测实现方案以及各自的优点和缺点。除了中低电流检测应用外，很少

3、有大电流应用其他电流检测实现方案超出了本应用笔记的范围，将使用电流检测电阻。留待MicrochipTechnologyIncorporated以后的应用笔记进行介绍。2013MicrochipTechnologyInc.DS01332B_CN第1页AN1332选择标准使用低值检测电阻可减少前文提到的缺点。但是，检测电源电阻两端的压降可能会低到与后面的模拟调理电路的输入失调电压相当，这会降低测量精度。此外，如果测量的电流含有较大的高频分量，则电流负载检测电阻的固有电感必须很低。否则，电感可产生电动势（ElectromotiveForce，EMF），这也会降低测ISEN量精度

4、。此外，当要求测量精度时，电阻容差、温度系数、热RSEN运放电路VOUT电动势、额定温度和额定功率也是电流检测电阻的重要参数。简言之，电流检测电阻的选择对于设计任何种类的电流ISEN监视器都是至关重要的。以下选择标准可用作指导：1.低电阻紧容差，以在精度与功耗之间建立平衡2.高电流能力和高峰值功率额定值，以处理短时和图1：下桥臂电流检测瞬态峰值电流3.低电感，以减少由高频分量产生的电动势a)优点：4.低温度系数、低热电动势和耐高温能力（如果温-低输入共模电压度变化较大）-低VDD部件-接地参考的输入和输出电流检测技术-简单且低成本b)缺点：本节介绍两种适用于电流检测应用的基

5、本技术：下桥臂-接地路径干扰电流检测和上桥臂电流检测。每种技术都有自己的优点和缺点，接下来的主题中将详细讨论。-系统接地增大了负载，因为RSEN向接地路径增加了不需要的电阻下桥臂电流检测-意外短路引起的高负载电流变得无法检测在单电源配置中，下桥臂电流检测最重要的方面是运放如图1所示，下桥臂电流检测将检测电阻连接在负载和地之间。通常，检测到的电压信号（V的共模输入电压范围（VCM）必须包括地。MCP6H0XSEN=ISEN×R运放是很好的选择，因为其VCM从VSS–0.3V到SEN）非常小，需要经后面的运放电路（例如，同相放大器）放大才能得到可测量的输出电压（VVDD–2.3

6、V。OUT）。考虑到优点，当不需要短路检测并且可以容忍接地干扰时，可选择下桥臂电流检测。DS01332B_CN第2页2013MicrochipTechnologyInc.AN1332上桥臂电流检测上桥臂电流检测的实现如图2所示，上桥臂电流检测将检测电阻连接在电源和在不能容忍接地干扰并且需要短路检测的应用（例如，负载之间。检测到的电压信号经后面的运放电路放大得电机监控、过流保护和监控电路、汽车安全系统以及电到可测量的VOUT。池电流监视）中，通常选择上桥臂电流检测。本节将讨论三种典型的上桥臂电流检测实现方案，以及各自的优点和缺点。根据不同的应用要求，总有一种选电源择是最合适

7、的。ISEN单运放差分放大器图3给出了包含MCP6H01运放和四个外部电阻的单运RSEN运放电路VOUT放差分放大器。它可通过增益R2/R1放大检测电阻两端的较小压降，同时抑制共模输入电压。ISEN电源负载VR1R21VREFISENVDD图2：上桥臂电流检测VOUTa)优点：RSENMCP6H01-消除了接地干扰-负载直接连接到系统地-可检测到意外短路引起的高负载电流ISENb)缺点：V2R1*R2*-必须能处理非常高的动态共模输入电压-复杂且成本较高负载-高VDD部件R1=R1*，R2=R2*在单电源配置中，上