中心議題：

• 電流檢測方法研究

解決方案：

• 高端電流檢測放大器用來監視和控製電流
• LTC6102 可簡單直接地實現高端電流檢測

大多數模擬集成電路（比較器
、運算放大器
、儀表放大器、基準、濾波器等）都dou是shi用yong來lai處chu理li電dian壓ya信xin號hao的de。至zhi於yu處chu理li電dian流liu信xin號hao的de器qi件jian，設she計ji師shi們men的de選xuan擇ze卻que少shao得de可ke憐lian，而er且qie還hai要yao麵mian對dui多duo得de多duo的de難nan題ti。這zhe很hen不bu幸xing，因yin為wei直zhi接jie監jian視shi和he測ce量liang電dian流liu有you很hen大da的de優you勢shi。通tong過guo觀guan察cha電dian流liu流liu動dong，可ke以yi最zui好hao地di監jian視shi電dian動dong機ji扭niu矩ju、螺線管受力、LED 密度、太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)受(shou)光(guang)量(liang)和(he)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)。所(suo)需(xu)要(yao)的(de)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)能(neng)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)並(bing)將(jiang)電(dian)流(liu)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)路(lu)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)用(yong)很(hen)容(rong)易(yi)買(mai)到(dao)現(xian)有(you)的(de)電(dian)壓(ya)器(qi)件(jian)（放大器、比較器、ADC 等）以放大、調節和測量電壓。 盡jin管guan電dian阻zu可ke以yi將jiang電dian流liu轉zhuan換huan成cheng電dian壓ya
，但dan是shi隻zhi用yong電dian阻zu並bing不bu能neng組zu成cheng完wan整zheng的de解jie決jue方fang案an。最zui常chang見jian的de解jie決jue方fang案an是shi，用yong一yi個ge直zhi接jie與yu電dian流liu串chuan聯lian的de檢jian測ce電dian阻zu，並bing用yong一yi個ge放fang大da器qi來lai隔ge離li和he調tiao節jie電dian阻zu上shang的de電dian壓ya（VSENSE）。
組合放大器與檢測電阻

乍一看，將電阻與接地點串聯似乎與大多數簡單直接的電流檢測方法一樣。這種方法稱為低端電流檢測（圖 3A），要yao求qiu不bu存cun在zai可ke能neng使shi電dian流liu在zai檢jian測ce電dian阻zu周zhou圍wei被bei分fen流liu或huo可ke能neng引yin入ru鄰lin近jin電dian路lu電dian流liu的de接jie地di通tong路lu。如ru果guo機ji架jia構gou成cheng了le係xi統tong地di，那na麼me插cha入ru這zhe樣yang的de檢jian測ce電dian阻zu也ye許xu是shi不bu實shi際ji的de。而er且qie
，既ji然ran地di線xian不bu是shi理li想xiang導dao體ti
，那na麼me係xi統tong中zhong不bu同tong位wei置zhi的de地di電dian壓ya可ke能neng不bu同tong
，因yin此ci必bi須xu使shi用yong差cha分fen放fang大da器qi才cai能neng實shi現xian準zhun確que測ce量liang（圖 3B）。 [page]
在進行低端電流檢測時還有更嚴重的問題。接地通路中的電阻意味著負載“地”將隨著電流的變化而變化。這可能引起係統共模誤差，並在與需要相同地電平的其他係統連接時出現問題。因為測量分辨率隨著 VSENSE 幅度的提高而提高，因此設計師必須以“地噪聲”換取分辨率的提高。適度的 100mV 滿標度 VSENSE 轉換成 100mV 注入地噪聲。通過在電源和負載之間放置電流檢測電阻，可以避免地電平變化問題。

zhezhongfangfachengweigaoduandianliujiance。jiancedianzushangdechafendianyarengrankeyonglaizhijieceliangdianliu，buguoxianzaidianzushangyouyigefeilinggongmodianya。zhezhongpeizhidejishunantishi

，bixucongdianyuangongmodianyazhongfenbianchuxiaodechafenjiancedianya（圖 4）。

jiudiyaxitongeryan
，yibiaofangdaqihuoqitaguizhiguichafenfangdaqiyongyujianshigaoduanjiancedianzukenengzugoule。fangdaqideshuchubixuzaibuzengjiahendawuchadeqingkuangxiazhuanhuandaodidianping。dianyuandianyahengaoshi
，yexuxuyaojiang VSENSE zhuanhuandaofangdaqishurugongmofanweineidedianlu
，huozhejiangfangdaqifudongdaodianyuandianyadedianlu。zhexiefangfachulezengjiadianlubankongjianhechengben，haijiadinggongmodianyajiangbaochizaiyigehenzhaidetedingfanweinei。jiudaduoshudianliujianceyingyongeryan，yuxiankaolvdadegongmobianhuafeichangyouyong。liru，ruguodianliujiancedianluzaidianyuandianyaxiajiangshikeyigongzuo
，nametakeyizhishidianyuanhuofuzaichushifoucunzaiwenti

；電dian流liu過guo大da表biao明ming限xian流liu和he負fu載zai故gu障zhang，電dian流liu不bu足zu指zhi示shi電dian源yuan故gu障zhang。另ling一yi方fang麵mian，電dian流liu檢jian測ce電dian路lu可ke能neng麵mian對dui超chao過guo電dian源yuan電dian壓ya的de共gong模mo電dian壓ya。很hen多duo電dian流liu器qi件jian，如ru電dian動dong機ji和he螺luo線xian管guan，本ben質zhi上shang都dou是shi感gan性xing的de，通tong過guo這zhe些xie器qi件jian的de電dian流liu迅xun速su變bian化hua會hui引yin起qi感gan性xing反fan激ji，導dao致zhi檢jian測ce電dian阻zu上shang出chu現xian大da的de電dian壓ya擺bai幅fu。這zhe些xie例li子zi準zhun確que說shuo明ming了le放fang大da器qi何he時shi最zui有you用yong。

簡單的解決方案

為(wei)了(le)克(ke)服(fu)這(zhe)些(xie)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)難(nan)題(ti)，人(ren)們(men)創(chuang)造(zao)了(le)高(gao)端(duan)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)。這(zhe)些(xie)特(te)殊(shu)放(fang)大(da)器(qi)用(yong)來(lai)從(cong)高(gao)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)中(zhong)抽(chou)取(qu)通(tong)過(guo)小(xiao)檢(jian)測(ce)電(dian)阻(zu)的(de)電(dian)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)小(xiao)差(cha)分(fen)電(dian)壓(ya)。然(ran)後(hou)
，檢(jian)測(ce)電(dian)壓(ya)被(bei)放(fang)大(da)並(bing)被(bei)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)以(yi)地(di)為(wei)基(ji)準(zhun)的(de)信(xin)號(hao)。圖(tu) 5 顯示了高端電流檢測放大器的基本拓撲。在這個圖中，放大器給 RIN 加上等於 VSENSE 的電壓。然後，通過 RIN 的電流流過 ROUT，提供以地為基準的輸出電壓。就這個基本功能而言，很明顯，高端電流檢測放大器應該有高輸入阻抗、高增益和高增益準確度、以及寬共模範圍和良好的共模抑製。也許不那麼明顯的是還有放大器精確度的重要性。

關注電阻

lixiangqingkuangxia，dianliuhedianyajiancedianlubuyinggaiduitasuolianjiedefuzaizaochengyingxiang。zheyiweizhe，dianyajianceqijianyinggaiyoujiejinwuxiandadeshuruzukang
，zhekequebaobuhuicongfuzaifenzoukeguandedianliu。xiangfan
，dianliujianceqijianyinggaiyoujiejinlingdeshuruzukang，zhekequebaobuhuimingxiandijiangdifuzaidianya。gaoduandianliujiancedianlu（放大器＋電阻）同時受到這兩種要求的製約。用來檢測 RSENSE 上電壓的放大器必須有高輸入阻抗。用來檢測負載電流的電阻必須非常小。

為wei了le充chong分fen理li解jie這zhe一yi點dian，我wo們men來lai看kan一yi下xia使shi用yong大da檢jian測ce電dian阻zu時shi的de情qing況kuang。因yin為wei串chuan聯lian電dian阻zu提ti高gao了le

，所suo以yi負fu載zai獲huo得de的de電dian壓ya降jiang低di了le。外wai加jia串chuan聯lian電dian阻zu是shi能neng量liang浪lang費fei的de根gen源yuan，大da的de檢jian測ce電dian阻zu可ke能neng導dao致zhi過guo度du的de熱re耗hao散san，從cong長chang遠yuan來lai看kan可ke能neng引yin起qi可ke靠kao性xing問wen題ti。

使用大檢測電阻有什麼理由嗎？主要的優點是提高了總的輸出電壓（EQ1）。這在放大器有固定增益或增益可配置性有限時可能很有用。
 公式 檢測電阻值有個限度。放大器輸入範圍和最大預期電流將決定最大的實際檢測電阻值（EQ2）。

RSENSE_MAX = (VSENSE_MAX / ISENSE_MAX) [EQ2]

例如
，如果通過檢測電阻（ISENSE MAX）的最大預期電流是 50mA，高端電流檢測放大器可以接受高達 250mV（VSENSE MAX）的輸入，那麼最大檢測電阻值是 50Ω（RSENSE_MAX）。
[page]
lixiangqingkuangxia，shejishibuyinggaibeipozengjiajiancedianzuyibuchangfangdaqi。zhiyaofangdaqinengyizugoudezengyihezengyizhunquedugongzuo，shejishijiuyinggaiquguanzhuzuixiaokejieshoudianzuzhi。zhekeyicongdianliujiancefangdaqideshurushitiaodianyasuanchulai
，bixufenbiandezuixiaodianliuwei

RSENSE_MIN = (VOFFSET / IRES). [EQ3]

例如
，如果要求 1mA 分辨率（IRES），高端電流檢測放大器的失調電壓為 1mV（VOFFSET），那麼最小檢測電阻為 1Ω（RSENSE MIN）。等式 3 突出了一個關鍵點：最小檢測電阻與高端電流檢測放大器的失調電壓直接相關。

深入了解現代電流檢測放大器

設計師把精準高壓側電流檢測技術謹記於心, 從而開發出了新型高壓側電流檢測放大器, 與先前的同類產品相比, 性能有了大幅度的提升。例如，淩力爾特公司的 LTC6102 是一種采用零漂移技術的新型高端電流檢測放大器。這種放大器的輸入失調電壓僅為 10uV
，偏壓漂移最大值為 50nV/oC。與前幾代電流檢測放大器相比，LTC6102 可以使用小得多的檢測電阻(2)。如果係統能夠承受大的 VSENSE
，那麼LTC6102 就可以接受高達 2V 的檢測電壓。低失調加上這麼高的最高檢測電壓可實現超過 106dB 的動態範圍，允許LTC6102從(cong)安(an)培(pei)級(ji)電(dian)流(liu)分(fen)辨(bian)出(chu)微(wei)安(an)級(ji)電(dian)流(liu)。檢(jian)測(ce)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)電(dian)流(liu)是(shi)可(ke)能(neng)的(de)，因(yin)為(wei)任(ren)何(he)增(zeng)益(yi)值(zhi)都(dou)可(ke)以(yi)用(yong)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)選(xuan)擇(ze)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)精(jing)密(mi)電(dian)阻(zu)，增(zeng)益(yi)準(zhun)確(que)度(du)可(ke)以(yi)高(gao)於(yu) 99%。

LTC6102 也不損害其他重要的電流檢測性能。其高阻抗輸入將輸入偏置電流限製為低於 300pA。LTC6102 可以在輸入共模電壓高達 105V 時工作。130dB 的共模抑製在整個 100V 輸入共模電壓範圍內產生低於 32uV 的偏移誤差(3)。就故障保護而言
，LTC6102 有 1us 的響應時間
，從而允許該器件在出現意外的負載或電源變化時迅速關閉電源。 圖 6：淩力爾特公司的 LTC6102 可簡單直接地實現高端電流檢測。用 RSENSE 和兩個增益電阻就可以配置該器件。通過選擇 RIN 和 ROUT
，設計師可以定製功耗
、響應時間和輸入/輸出阻抗特性

結論

高端電流檢測放大器用來監視和控製電流時具有固有的優勢。電池管理、電動機控製等領域的技術進步導致對較高共模電壓、較高準確度和較高精確度的電流檢測放大器的極大需求。LTC6102 率lv先xian以yi一yi套tao令ling人ren印yin象xiang深shen刻ke的de功gong能neng和he卓zhuo越yue的de精jing確que度du開kai辟pi了le一yi片pian新xin天tian地di。高gao端duan電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi現xian在zai已yi經jing達da到dao了le業ye界jie領ling先xian精jing確que運yun算suan放fang大da器qi的de性xing能neng水shui平ping

，為wei設she計ji師shi提ti供gong了le一yi種zhong簡jian單dan
、通用和高度準確的器件
，這種器件可替代過去精確度較低或較複雜的電流檢測電路。