圖 3：高壓側(cè)檢測(cè)將分流器 (RSENSE) 置于電壓源和負(fù)載之間，而低壓側(cè)檢測(cè)將其置于負(fù)載和接地之間。（圖片來(lái)源：Digi-Key Electronics）

低壓側(cè)連接的缺點(diǎn)是它將負(fù)載提升到地電壓以上。當(dāng)電流值變化時(shí)，流過(guò)分流電阻器的電流會(huì)提升或降低系統(tǒng)基準(zhǔn)電平。這可能導(dǎo)致控制回路出現(xiàn)問(wèn)題。此外，這種電路配置無(wú)法檢測(cè)到分流電阻器周?chē)碾妷嚎偩€(xiàn)的接地短路。

高壓側(cè)拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是負(fù)載和系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓固定在地電壓，與監(jiān)控的電流無(wú)關(guān)，并且可以輕松檢測(cè)到總線(xiàn)接地短路的情況。

缺點(diǎn)是，測(cè)量電路的輸入端存在一個(gè)接近總線(xiàn)電壓的共模電壓。除了加壓于電流檢測(cè)放大器之外，在某些應(yīng)用中，還可能要求下移 CSA 輸出電平至接近系統(tǒng)基準(zhǔn)電平。

與高壓側(cè)檢測(cè)相關(guān)的問(wèn)題促使業(yè)界開(kāi)發(fā)了很多 CSA 系列產(chǎn)品。INA180 和 INA210 都是新型 CSA，可以處理 -3 至 26 V 的共模電壓，無(wú)論電源電壓是多少。它們適合電機(jī)控制、電池監(jiān)控和電源管理等等應(yīng)用?？偩€(xiàn)電壓較高的應(yīng)用可以使用其他提供高達(dá) 80 V 輸入共模電壓范圍的 CSA。對(duì)于更高的電壓，CSA 需要使用外部元件來(lái)將放大器與共模電壓隔離，或者使用隔離放大器。

選擇檢測(cè)電阻值

檢測(cè)電阻值應(yīng)保證在預(yù)期總線(xiàn)電流范圍內(nèi)，電阻上的電壓降遠(yuǎn)高于 CSA 電壓失調(diào)和任何加性垂直噪聲。檢測(cè)電阻的額定功率將由最大總線(xiàn)電流和最大電壓降決定。

舉個(gè)例子，12 V 總線(xiàn)預(yù)計(jì)承載最大 2 A 電流。若使用 INA210 CSA，分流器兩端的電壓降應(yīng)大于最大失調(diào)電壓 35 μV。

共模抑制比在 105 到 140 dB 的范圍內(nèi)。使用較低值 (105 dB)，12 V 總線(xiàn)電位（共模電壓）將被衰減至約 67 μV。它乘以放大器的增益后，將顯示為 CSA 輸出端的失調(diào)電壓。此共模殘留失調(diào)不是待測(cè)電流引起的，而且這種情況下的殘留不會(huì)造成問(wèn)題，因?yàn)樗∮跍y(cè)量值的 1％。

檢測(cè)電阻值的選擇必須確保電壓降遠(yuǎn)大于失調(diào)電壓。對(duì)于 INA210（增益為 200）輸出端的 2 V 單極性擺幅，輸入應(yīng)為 10 mV。這顯著大于上述輸入電壓失調(diào)或共模殘留。在標(biāo)稱(chēng)最大電流 2 A 時(shí)，檢測(cè)電阻值應(yīng)為 5 mΩ。分流器的額定功率至少應(yīng)為標(biāo)稱(chēng)預(yù)期最大功耗 20 mW 的兩倍。前述 Ohmite

MCS3264R010FEZR 的額定功率為 2 W，因此可以使用。

利用 Texas Instruments TINA-TI 程序仿真此配置，我們可以看到電路的直流和交流傳輸特性（圖 4）。直流傳輸特性顯示出線(xiàn)性響應(yīng)，斜率為 1 V/A。對(duì)于 2 A 最大電流，它將產(chǎn)生 2 V 輸出。交流響應(yīng)的帶寬為 20 kHz。

圖 4：Texas Instruments TINA-TI 電路仿真，使用 5 mΩ 分流器，顯示出斜率為 1 V/A 的線(xiàn)性直流傳輸特性。（圖片來(lái)源：Digi-Key Electronics）

總結(jié)

電流檢測(cè)放大器專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于根據(jù)串聯(lián)分流電阻器上的電壓降來(lái)測(cè)量總線(xiàn)電流，特別適合于存在高共模電壓情況下的高壓側(cè)測(cè)量。這些放大器易于選擇，如果使用得當(dāng)，它們可以出色地完成電子系統(tǒng)中的電源測(cè)量、監(jiān)視和控制任務(wù)。