汽車電子中的低成本檢測電流

這是我以前寫的一篇文章，這里主要介紹電流的檢測。我所涉及的車身電子部分中，用的運(yùn)放非常少。因此我覺得還是把一些考慮結(jié)合使用中，讓大家發(fā)現(xiàn)設(shè)計中容易被忽略的一些因素吧。

首先考慮兩種不同的方法：基于磁場的檢測方法和基于分流器的檢測方法。

1.基于磁場的檢測方法(以電流互感器和霍爾傳感器為代表)具有良好的隔離和較低的功率損耗等優(yōu)點(diǎn)，在電源驅(qū)動技術(shù)和大電流領(lǐng)域應(yīng)用較多，但它的缺點(diǎn)是體積較大，補(bǔ)償特性、線性以及溫度特性不理想。

2.分流器的方法

高精度低阻值電阻器目前具有大功率和小體積的特點(diǎn)，這種方法成本較低，精度較高。在中用的較多。

以車窗控制為例，想要實(shí)現(xiàn)防夾的功能，通常是同時使用兩種方法進(jìn)行檢測的。

我們面對的車身電子控制系統(tǒng)的工作電流，一般都在在1-100A之間，當(dāng)然大部分負(fù)載都有Inrush電流，這也是我們需要注意的。今天需要涉及的還是分流器的方法。分流器的方法是在電流路徑中以串聯(lián)的方式插入一個低阻值的檢測電阻會形成一個小的電壓降，該壓降可被放大從而被當(dāng)作一個正比于電流的信號。這是我們檢測的原理。

當(dāng)然有兩種最為基本的拓?fù)洌?/p>

低邊電流檢測

將檢測電阻放在負(fù)載和電路地之間，那么該電阻上形成的壓降可以用簡單的運(yùn)放進(jìn)行放大。

高邊檢測

將檢測電阻放在電源和負(fù)載之間。

如果更要細(xì)分，可將開關(guān)的位置一并考慮進(jìn)去，因?yàn)槲覀兠鎸Φ氖歉行载?fù)載。

對于高端檢測的運(yùn)放電路入下圖所示：

對于低端檢測的運(yùn)放電路如圖所示：

這兩個圖都是原理級別的，實(shí)際上有很多問題，值得我們?nèi)ニ伎肌?/p>

1.低端檢測的缺點(diǎn)

先看系統(tǒng)性的問題，檢測電阻引入的可能會造成地線干擾，比如5毫歐電阻，在Inrush電流100A下，會到0.5V.事實(shí)上，一般檢測電源的地線與運(yùn)放的地線不同，有可能產(chǎn)生1V的地線偏移。而大部分AECQ的運(yùn)放如LM2902和LM2904的輸入電壓最大為-0.3V。-1V的電壓會讓運(yùn)放在幾秒內(nèi)燒毀。

事實(shí)上六中配置中的flying是需要慎重用的，如果產(chǎn)生了高壓和低壓的脈沖波形，同樣對運(yùn)放來說是個災(zāi)難。

最主要的是，本來低端檢測就是方案，如果添加TVS，BOM成本會很難看。解決的方法，在運(yùn)放輸入端上加入電容和肖特基二極管。

2.高端檢測的潛在風(fēng)險

高端檢測的風(fēng)險其實(shí)是很大的，首先是精度誤差：

電阻精度的誤差，運(yùn)放的輸入偏置電壓和輸入偏置電流的誤差，當(dāng)然圖中的電阻取值全部要方法，10K和100K。

最大的風(fēng)險在于運(yùn)放的鉗位電壓，普通的MOS工藝最高工作電壓為18V，高壓MOS為36V，再高需要采用特殊的工藝了。因此我們將運(yùn)放的輸入端至于電源上，將要直接面對電源線的干擾。傳統(tǒng)的保護(hù)汽車電源TVS，能夠在40V以下完全開啟，因此我們需要選擇特殊的TVS。而TVS開啟是需要區(qū)間的，電壓的前移意味著靜態(tài)電流的增大。

屬于的電源與運(yùn)放的電源不是同一個，在潛入路徑電子模塊熔絲取出，而另一路電源沒取出的時候，運(yùn)放直接燒毀。如果采取二極管并聯(lián)一起供電，則需要對運(yùn)放的電源端采取TVS保護(hù)，問題同上面是一樣的。

e，f的配置會產(chǎn)生巨大的電壓，也是需要被排除的。

因此運(yùn)放用起來不容易啊，我看到的很少。而且成本也是一個很大的問題，LT有很多的運(yùn)放，成本較高。一個電阻+運(yùn)放的配置還不如直接加電流傳感器呢。