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電流檢測方案

發布時間：2021-05-10 來源：Namrata Pandya 責任編輯：wenwei

【導讀】與十年前相比，現在的電子產品具有更多的功能。工程師們不得不設計精密的係統，常以“創造性”滿足嚴格的功率預算，以保持高能效。預測係統的維護和保護需要快速反應係統的響應。一個關鍵功能是監測係統的電流消耗和壓降。

在所有的電流檢測法中，使用放大器監測分流的電流是到目前為止最常用的方法。電流檢測可以使用電流檢測放大器(CSA)或帶有外部增益設置電阻的運算放大器(Op Amp)來實現(圖1)。這兩者的選擇，取決於性能要求和物料單(BOM) 的目標成本。

電流檢測方案

圖1(a)帶有外部增益設置電阻的運算放大器圖1(b)電流檢測

從性能的角度，增益設置電阻之間的不匹配會影響電流測量的精度，繼而影響並聯器件的尺寸。其他設計考慮因素包括器件規格(輸入偏置電壓、共模抑製、增益誤差)、並聯器件尺寸、分流位置和PCB布局。我們將在隨後的博客中深入分析這些因素。現在，讓我們大體看看這些因素。

我們選取了四個放大器(LM358，NCS20081，NCS333和NCS214R)，比較從通用到精密放大器(圖2和圖3中從左到右)的性能優勢。

NCV214R集成增益設置電阻，以獲得更好的匹配和共模性能。其他的則需要外部電阻網絡。假設在LM 358、NCS20081和NCS333的性能比較中使用了匹配的電阻網絡。NCS214R提供最高的精度(圖2)和極高能效的方案(圖3)。

電流檢測方案

圖2：對於固定的分流壓降(例如50 mv)，偏置誤差有幾個數量級的差異

電流檢測方案

圖3：若要實現最大的係統能效，對於固定的偏置誤差，較低的分流壓降會降低功耗

從BOM成本的角度，一個匹配良好的電阻網絡將貴(~1美元)到足以抵消使用通用運放(~0.10美元)節省的成本。雖然電流檢測放大器貴，但當比較完整的方案成本時，它們很可能比運放方案更便宜。

但是等等！不僅僅如此…另一個優勢是：方案的尺寸。帶外部電阻網絡的運放不會像uQFN或SC70中的NCS21xR那樣小。

電流檢測方案

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