汽車(chē)電子中的低成本檢測電流

這是我以前寫(xiě)的一篇文章，這里主要介紹電流的檢測。我所涉及的車(chē)身電子部分中，用的運放非常少。因此我覺(jué)得還是把一些考慮結合使用中，讓大家發(fā)現設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(chǎng)的檢測方法和基于分流器的檢測方法。

1.基于磁場(chǎng)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)，在電源驅動(dòng)技術(shù)和大電流領(lǐng)域應用較多，但它的缺點(diǎn)是體積較大，補償特性、線(xiàn)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。在汽車(chē)電子中用的較多。
以車(chē)窗控制為例，想要實(shí)現防夾的功能，通常是同時(shí)使用兩種方法進(jìn)行檢測的。

我們面對的車(chē)身電子控制系統的工作電流，一般都在在1-100A之間，當然大部分負載都有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(gè)低阻值的檢測電阻會(huì )形成一個(gè)小的電壓降，該壓降可被放大從而被當作一個(gè)正比于電流的信號。這是我們檢測的原理。

當然有兩種最為基本的拓撲：

低邊電流檢測

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

高邊檢測

將檢測電阻放在電源和負載之間。

如果更要細分，可將開(kāi)關(guān)的位置一并考慮進(jìn)去，因為我們面對的是感性負載。

對于高端檢測的運放電路入下圖所示：

對于低端檢測的運放電路如圖所示：

這兩個(gè)圖都是原理級別的，實(shí)際上有很多問(wèn)題，值得我們去思考。

1.低端檢測的缺點(diǎn)

先看系統性的問(wèn)題，檢測電阻引入的可能會(huì )造成地線(xiàn)干擾，比如5毫歐電阻，在Inrush電流100A下，會(huì )到0.5V.事實(shí)上，一般檢測電源的地線(xiàn)與運放的地線(xiàn)不同，有可能產(chǎn)生1V的地線(xiàn)偏移。而大部分AECQ的運放如LM2902和LM2904的輸入電壓最大為-0.3V。-1V的電壓會(huì )讓運放在幾秒內燒毀。

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，同樣對運放來(lái)說(shuō)是個(gè)災難。
最主要的是，本來(lái)低端檢測就是低成本方案，如果添加TVS，BOM成本會(huì )很難看。解決的方法，在運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，運放的輸入偏置電壓和輸入偏置電流的誤差，當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。因此我們將運放的輸入端至于電源上，將要直接面對電源線(xiàn)的干擾。傳統的保護汽車(chē)電源TVS，能夠在40V以下完全開(kāi)啟，因此我們需要選擇特殊的TVS。而TVS開(kāi)啟是需要區間的，電壓的前移意味著(zhù)靜態(tài)電流的增大。

屬于的電源與運放的電源不是同一個(gè)，在潛入路徑電子模塊熔絲取出，而另一路電源沒(méi)取出的時(shí)候，運放直接燒毀。如果采取二極管并聯(lián)一起供電，則需要對運放的電源端采取TVS保護，問(wèn)題同上面是一樣的。
e，f的配置會(huì )產(chǎn)生巨大的電壓，也是需要被排除的。

因此運放用起來(lái)不容易啊，我看到的很少。而且成本也是一個(gè)很大的問(wèn)題，LT有很多檢測電流的運放，成本較高。一個(gè)電阻+運放的配置還不如直接加電流傳感器呢。