电流检测IC的电路设计与选型——分流电阻法

电流检测电路怎么设计和选型，本文就以此来分析几个常用电路方案和选型。

在电路中，电流信号不能被MCU直接处理，必须转换成电压信号才能送到ADC口，将模拟量转换为数字量之后，再进行运算。而电流传感器是就可以将电流转换为易于测量电压，且电压在测量路径中与电流成正比。

电流传感器多种多样，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。在大功率的电力电子应用中，隔离电流采样技术被经常用到。

最简单的电流采样，就是用检测电阻法。其原理是在电流路径中插入一个电阻，根据欧姆定律将电流以V =I×R的线性方式转换为电压。电阻两端在通过运放放大处理，就可以送到电路中。

电流检测电阻的主要优缺点如下：

优点： 低成本、高测量精度、可测量电流的范围从非常低到中等电流、能够测量直流或交流电。

缺点：将额外的电阻引入了测量电路路径，产生了不需要的负载效应（由P = I 2×R而产生功率损耗）。

当电流大时，电阻上损耗也就越大。 因此，电阻采样的方法一般用在中小电流数值时使用，很少有大电流应用使用电流检测电阻。

按照电阻放置的位置，又分为高侧感测和低侧感测。

高侧感测：即电阻放在电路中位置是放在电源与负载之间。

低侧感测：即电阻放在电路中位置是放在负载和接地端之间

低侧电流测量的优点之一是共模电压低，即测量输入端的平均电压接近于零。这样便于设计应用电路以及选择适合这种测量的器件（由于输入端的共模电压低，因此可使用差分放大器拓扑）。

由于电流感测电路测得的电压接近于地，因此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。如汽车、工业和电信应用中。

其主要缺点是采用电源接地端和负载/系统接地端时，检测电阻两端的压降不同，且不能检测负载短路。如果其他路以电源接地端为基准，可能会出现问题。为避免此问题，存在交互的所有电路均应以同一接地端为基准。来降低电流感测电阻值有助于尽量减小接地漂移。

高侧电流测量则相反，其测量信号对地的共模电压高，这就要求运放必须承受极高的共模电压动态变化。这时使用隔离放大器而不是普通运放，来进行电流采样。

此时，需要一路隔离电源。将隔离电源的地，连接到高侧电阻一端，同时连接到隔离运放的供电地，这样，采样点对隔离运放就具有低的共模电压。

一个典型的电路如下，此电路用在电机驱动中，检测输出相电流。

下图为一种高侧检测的 IC 方案：

负载电流（IS）从电源流出，并在感测电阻（RS）处产生电压差（VIN+ - VIN-）。假设内部MOSFET漏电流与源电流（IO）相同，且VIP非常接近，则FP135传递函数为：

（VIN+ - VIN-）等于IS×RS，输出电压（OUT）等于IO x RL。本应用中高端点电流测量的最终传递函数为：

FP135电流检测芯片PCB图：

审核编辑 黄宇