感應(yīng)電流：電流監(jiān)視器可提高精度以實現(xiàn)更高的準確度

從本質(zhì)上講，大多數(shù)直流電流檢測電路都是從電源線中的電阻開始的(盡管磁場檢測是一個很好的替代方案，尤其是在更高電流的情況下)。一個簡單的測量電阻兩端的電壓降并根據(jù)需要對其進行縮放以讀取電流(E = I × R(如果我不包括這個，有人會抱怨))。如果檢測電阻器位于接地端，則解決方案是一個簡單的運算放大器電路。一切都以接地為參考，您只需注意接地布局中的小電壓降。

但通常，將檢測電阻器放置在電源引線中是首選方法。為什么?接地可能不可用(例如，底盤接地的汽車設(shè)備)，或者您可能不希望設(shè)備接地不同于電源接地，這可能導(dǎo)致接地環(huán)路和其他問題。那么，有哪些選擇呢?

最明顯和最明確的方法是在檢測電阻上放置一個差分或儀表放大器 (inamp)，但實際上這很少是一個好方法。為了準確地檢測電流，通常需要極高的 CMR(共模抑制)，這既昂貴又容易漂移。

怎么會這樣?讓我們考慮一個示例設(shè)計：0-10A、12V 標稱值、5mΩ 檢測電阻，最明顯的高端電流檢測解決方案，使用差分放大器。

甚至不要考慮為此使用分立電阻，除非它們是精密匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分(因此當然不是真正的分立)。對于 1V 的電源電壓偏移和 80dB 的差分放大器 CMRR(轉(zhuǎn)換為約 0.01% 的電阻匹配)，您將看到相當于 20mA 的電流偏移(80dB CMRR 的 1V 變化導(dǎo)致 0.1 mV 偏移參考輸入;除以 5mΩ 檢測電阻器的 5mV/A 縮放比例)。

對于 0-12V 電源，將其乘以 12：電壓范圍內(nèi)的 240mA 偏移。

請注意，真正的三運放儀表放大器對電阻匹配的敏感度低于單運放差分放大器。盡管如此，通常有更好的方法。

我上面提到的設(shè)計理念使用了帶有分立電阻的單運算放大器差分放大器。事實上，一個電阻器可以用一個電位器微調(diào)，我最初認為這是用于 CMRR，但結(jié)果是增益調(diào)整!如果電源電壓堅如磐石，這在某種意義上是可行的，但這并不是一個好主意。

第二種高側(cè)感覺方法是我在很多個月前提出的一種方法，涉及一些橫向思維。我把事情放在他們的頭上，并使用 V+ 作為我的參考軌而不是接地。這在概念上類似于負電源的低端感應(yīng)，如果您可以擺脫它，這是一個很好的解決方案。

輸出的進一步處理(例如，比較器)參考V+。R4 是可選的，用于保護。

我要告訴你的第三種方法現(xiàn)在在 IC 解決方案中很常見，其中晶體管和運算放大器一起工作以接地參考電流測量。當我想出我的倒置運算放大器時，我并不知道這種設(shè)計，這可能是一件好事，因為它為我節(jié)省了一個晶體管。

此類部件的來源包括ST、Maxim和凌力爾特，但您自己也很容易實現(xiàn)該電路。

最新電流監(jiān)視器：Diodes一系列新的雙向電流監(jiān)測器采用高穩(wěn)定性零漂移架構(gòu)，可在廣泛的共模電壓范圍內(nèi)準確測量極低的檢測電壓。這些電流傳感器的目標應(yīng)用包括電池充電器、工業(yè)伺服系統(tǒng)、筆記本電腦、服務(wù)器場中的電源機架和機器人系統(tǒng)。

Diodes Inc.的ZXCT199系列電流監(jiān)控器提供六種型號，每種型號均配備精密斬波穩(wěn)定運算放大器，可實現(xiàn)高精度操作。它們的低失調(diào)電壓有助于電流檢測，分流器上的最大壓降低至 10 mV 滿量程。這反過來又可以通過廉價的低值分流電阻器組件測量高電流。

ZXCT199 電流檢測器是一款單級儀表放大器，設(shè)計用在寬廣共模電壓范圍內(nèi)準確測量非常小的感測電壓。其應(yīng)用包括電源中負載電流的電流感測、電機控制以及電池供電設(shè)備中充電與放電電流的監(jiān)測。

ZXCT199 具有低補償電壓和零漂移架構(gòu)，使其能在分流電阻兩端實現(xiàn)最大壓降的電流感測，達到10mV 滿刻度，從而允許使用小值感測電阻監(jiān)測大電流。

該器件提供三種固定電壓增益選項：50V/V、100V/V及 200V/V。每個選項都具有 -0.1V 至 +26V 的寬廣共模感測輸入電壓范圍，與供應(yīng)電壓無關(guān)。

增益誤差低至 0.8%

補償電壓低至 80μV

溫度范圍：-40oC 至 +125oC

操作電壓范圍：2.7 至 26V

產(chǎn)品封裝：SOT363