一个锂电池高侧电流检测电路

这个电路是群友私信的一个锂电池高侧电流采样的电路，原本使用的是电量计作为高侧采样，以计算锂电池剩余电量，后考虑降本，所以想在高侧采集锂电池电流加拟合去计算电池电量。要求是双向电流检测（锂电池充放电都检测）。

电路设计：

从下图可以看出，是一个标准的差分比例放大电路，增益为115倍，由于要考虑充电和放电的双向电流检测，所以增加偏置电压为1.5V。然而这个电路图确是错误的。

电路问题点：

共模输入电压超范围；因为运放供电为LDO输出的3V供电，由于电路为高端采样，共模电压高，上图的电路并不能承受锂电池的3V以上的高共模电压。例如当电池电压为4.2V时，大概运放的共模输入电压为4.17V。

通过数据手册也可以得知，DIO2361的共模输入范围为-0.1V~VCC+0.1V，即在上图中3V供电下，共模电压输入范围为-0.1V~3.1V。由此可以看出，上图中运放的3V供电是很不妥当的。

电路修改建议：

1.将运放供电换为锂电池供电。这样运放的共模输入范围就够了。

2.更换为高共模电压高增益的集成芯片，例如INA199（支持双向电流检测），其能承受最高26V的共模电压，且内部集成了电阻，对误差的控制更为友好。其增益有三个版本，分别是50倍，100倍和200倍。

TI的INA199价格大概1块钱/片。价格还是蛮好的，由于中美贸易战，所以并不推荐TI的INA199，我推荐国产江苏润石的RS199（RS181可承受30V共模）。润石的RS199价格大概在0.7元/片，非常推荐。我觉得这个还是比分立器件好很多，误差控制起来也更容易一些。

可以看到，其INA199的内部框图也是差分比例放大，且集成了电阻在内部控制增益，可以外接偏置电压到REF管脚，所以其支持双向电流检测。

最后就是一个比较有意思的事情，就是INA199内部绝对是有其他的共模电压处理电路（没有在框图里体现），不会是简单的一个运放四颗电阻，不然也没办法实现高共模电压的输入范围并且兼容高增益（就像群友设计的电路一样）。大概内部有额外的电流镜之类的电路实现高共模电压输入范围，就像ZDS1009之类的电流镜：

另外，还有一种可以实现高共模电压输入范围的电阻分压方式，不过这种方式好似并不能实现高增益。电路图大概如INA149内部框图：

高侧电流检测和低侧电流检测的区别：

低端检测Rshunt电阻放在load 和地之间，Vcm=0，优点就是设计起来比较简单，比较直观，但是缺点是不能检测Rload 对地短路，断路等现象。

高端检测Rshunt放在Vbus和Rload之间，因此Vcm=Vbus。 优点是能够检测Rload对地短路，断路等现象，但是由于Vcm=Vbus,所以它对运放的共模输入范围，输入共模抑制比要求比较高，需要高CMRR和相应共模电压输入范围的运放来实现。

其他：

另外还有两种更高共模电压输入的处理方式，分别是ADI和TI的设计，采用了一种浮地的思路，也是很不错的。感兴趣可以看看。

如果这篇文章帮助到您了，可以给我点个关注和赞嘛

免责声明：本文转自24c01，本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立，推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有，如有侵权，联系删除。

审核编辑 黄宇