在電子電路設(shè)計中，電流檢測是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它廣泛應(yīng)用于高壓短路保護、電機控制、DC/DC 換流器、系統(tǒng)功耗管理、二次電池的電流管理、蓄電池管理等眾多場景。對于大部分應(yīng)用而言，通常是通過感測電阻兩端的壓降來測量電流。

    感測電阻的選擇

    一般來說，使用電流通過時壓降為數(shù)十 mV～數(shù)百 mV 的電阻值。在電流檢測中，低電阻器的選擇因檢測電流大小而異。檢測數(shù)十 A 的大電流時，需要數(shù) mΩ 的極小電阻值，此時以小電阻值見長的金屬板型和金屬箔型低電阻器比較常用；而小電流則是通過數(shù)百 mΩ～數(shù) Ω 的較大電阻值進行檢測。

   電流感測位置

   測量電流時，通常會將電阻放在電路中的兩個位置。第一個位置是放在電源與負(fù)載之間，這種測量方法稱為高側(cè)感測；第二個位置是放在負(fù)載和接地端之間，這種電流感測方法稱為低側(cè)電流感測。

    電流檢測電路設(shè)計方案 (一)

1. 低端檢流電路
   低端檢流電路的檢流電阻串聯(lián)到地，以地電平作為參考電平，檢流電阻接在正相端。其主要缺點是，采用電源接地端和負(fù)載、系統(tǒng)接地端時，感測電阻兩端的壓降會有所不同。如果其他電路以電源接地端為基準(zhǔn)，可能會出現(xiàn)問題。為最大限度地避免此問題，存在交互的所有電路均應(yīng)以同一接地端為基準(zhǔn)，降低電流感測電阻值有助于盡量減小接地漂。此外，盡管低端檢流電路比較簡單，但有幾種故障狀態(tài)是它檢測不到的，這會使負(fù)載處于危險的情況。
   
2. 高端檢流電路
   高端檢流電路的檢流電阻串聯(lián)到高電壓端，直接連到電源端，能夠檢測到后續(xù)回路的任何故障并采取相應(yīng)的保護措施，特別適合于自動控制應(yīng)用領(lǐng)域，因為在這些應(yīng)用電路中通常采用機殼作為參考地。隨著大量包含高精度放大器和精密匹配電阻的 IC 的推出，在高邊電流測量中使用差分放大器變得非常方便。高邊檢測帶動了電流檢測 IC 的發(fā)展，降低了由分立器件帶來的參數(shù)變化、器件數(shù)目太多等問題。
   

電流檢測電路設(shè)計方案 (二)

傳統(tǒng)的高端 / 低端檢流方式絕大多數(shù)基于分立或半分立元件電路。高端檢流電路通常需要用一個精密運放和一些精密電阻電容，最常用的高端檢流電路采用差分運放做增益放大并將信號電平從高端移位到參考地。

該方案已廣泛應(yīng)用于實際系統(tǒng)中，但存在三個主要缺點：

1. 輸入電阻相對較低，等于 R1。
2. 輸入端的輸入電阻一般有較大的誤差值。
3. 要求電阻的匹配度要高，以保證可接受的 CMRR（共模抑制比）。任何一個電阻產(chǎn)生 1% 變化就會使 CMRR 降低到 46dB；0.1% 的變化使 CMRR 達(dá)到 66dB，0.01% 的變化使 CMRR 達(dá)到 86dB。高端電流檢測需要較高的測量技巧，這促進了高端檢流集成電路的發(fā)展，而低端電流檢測技術(shù)似乎并沒有相應(yīng)的進展。