電池供電設備電流監控的三個(gè)要點(diǎn)——你真的做對了嗎？

　　目前，電流檢測的阻值非常低，其主要用于測量流經(jīng)其山的電流。通過(guò)該電阻的電流主要是通過(guò)電阻兩端的電壓反映出來(lái)，所以通過(guò)應用公式I=V/R該公式是由某著(zhù)名學(xué)校的老師喬治-西蒙-歐姆提出的：即電阻上的電流與電壓成正比。

　　上面簡(jiǎn)單的介紹就當作拋磚引玉了，本文的主題——電阻選擇、高邊或低邊監測以及檢測放大器的選擇——都是以這個(gè)電氣工程基本公式為基礎的。

　　電流檢測監控有助于提高一些系統的效率，減少損失。例如，許多手機實(shí)現了電流檢測監控，提高電池壽命，同時(shí)提高可靠性。如果電流消耗太大，手機可以做出決定，降低CPU頻率來(lái)減少電池負載以此延長(cháng)電池壽命，同時(shí)防止手機過(guò)熱來(lái)增加穩定性。甚至有手機應用程序可以訪(fǎng)問(wèn)電流檢測并且對優(yōu)化手機的性能做出決策。除了電流檢測監控使用了一個(gè)電阻，另外兩個(gè)不太常用的方法也使用了電阻。其一是使用霍爾效應傳感器來(lái)測量產(chǎn)生通量場(chǎng)的電流。雖然這是非侵入性的，并且具有非插入損耗的優(yōu)點(diǎn)。它相對來(lái)說(shuō)有點(diǎn)貴，并且要求一個(gè)相對大的PCB基板。另一種方法，使用變壓器測量感應的交流電流，也屬于面積和成本密集型;并且同時(shí)只對交流電流有用。

　　本文將介紹使用一個(gè)電阻進(jìn)行電流檢測監控的三個(gè)基本方面：

　　1、選擇一個(gè)低阻值精度采樣電阻。如果說(shuō)基板是基于“位置，位置，位置”，然而選擇一個(gè)電阻就是基于“精度，精度，精度”原則。

　　2、選擇一個(gè)檢測放大器芯片。當感應到在小于1歐姆電阻，電壓很小的變化也會(huì )產(chǎn)生一個(gè)很大的結果。檢測放大器將電壓變化放大，使無(wú)意義的事情變的更有意義。

　　3、檢測電阻的“位置，位置，位置”。這個(gè)若檢測參考電源，稱(chēng)為高邊檢測，或者如果連接地，又叫作低邊檢測。

　　精密電流傳感應用程序不再是自制食物電路;制造商已經(jīng)做了所有的研究和現代設計的大部分工作。

　　電阻選擇

　　選擇電阻值，精度和物理尺寸都取決于預期的電流測量值。電阻值越大，測量可能就越精確，但大的電阻值也會(huì )導致更大的電流損失。對于低功率電池驅動(dòng)的設備，必須減少損失，電阻大約一毫米的長(cháng)度值并且帶有成百上千歐姆的電阻經(jīng)常被使用。對于一個(gè)或更多的放大器的更高電流，電阻可以使用更大的阻值，這將得到更準確的測量與可接受的損失。

　　盡管電阻器通常認為是一個(gè)簡(jiǎn)單的二端設備，為準確測量當前的四端電阻比如Vishay WSK系列，在每個(gè)電阻的末端都使用了二端。這為二端提供了應用電路的電流路徑，和另一對感測放大器的電壓檢測路徑。這四端設置，也稱(chēng)為開(kāi)爾文傳感，確保在每個(gè)連接盡可能最小的阻力，確保感測放大器的測量電壓就是電阻兩端的的實(shí)際電壓并且包括小電阻的組合連接。這將使得更加容易相互連接并且減少電阻溫度系數造成的影響(TCR)。TCR是一個(gè)電阻隨著(zhù)溫度的升高而阻值增加的效果。電源接到檢測電阻上通常都會(huì )使電阻加熱并且可能連接到100°C或者遠遠高于該溫度的環(huán)境溫度下。盡管檢測電阻設計成具有非常低的TCR，但是有線(xiàn)或PCB布線(xiàn)連接起來(lái)組合的TCR可能使阻值增加5%到10%.開(kāi)爾文傳感通過(guò)改進(jìn)傳感系統溫度的穩定性大大降低了TCR的影響。

　　WSK0612帶1.0%誤差的電阻可以處理一瓦特的電量并且在小型的DC/DC轉換器和一些電池充電器中比較常見(jiàn)。WSK2512系列誤差為0.5%的電阻主要應用于筆記本電源和儀器應用。Vishay WSK2512可以處理一瓦特并且誤差可以精確到0.5%并且電阻可以從0.025Ω小到如0.0005Ω的都有。

　　圖：Vishay WSK0612電流檢測電阻和尺寸。

　　另一個(gè)檢測電阻的重要標準就是隨著(zhù)溫度改變的穩定性在Vishay WSLS和WSLP系列也突顯出來(lái)。這些都是長(cháng)壽電阻并且在工作溫度范圍內其阻值波動(dòng)幅度低至0.25%，并且通常用于開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性電源以及功率放大器中作為電流檢測電阻。

　　在處理非常低阻值低電阻過(guò)程中有一個(gè)不尋常的問(wèn)題可能會(huì )碰到，那就是熱EMF.熱EMF是一個(gè)非常小的電壓，占1000分之一伏特，這是存在導體中的溫度微小差異引起的。熱EMF的常規使用是建立一個(gè)熱電偶，其中微電壓和溫度成正比;但是熱EMF在我們的電流檢測電阻中是不允許出現的，并且可能會(huì )導致不準確的讀數。Vishay WSL和WSR電阻系列提供了許多性能優(yōu)勢，包括被專(zhuān)門(mén)設計來(lái)減少熱EMF.圖2繪制了Vishay WSL供電金屬條狀電阻和其兩個(gè)競爭對手之間的一個(gè)比較圖。該態(tài)勢圖表明WSL系列有一個(gè)低至3μv /°C的熱EMF而競爭對手卻高達±25μV/°C.

　　圖：Vishay 50毫歐WSL2512供電條狀電阻和其競爭對手技術(shù)的熱EMF特征進(jìn)行比較。

　　在圖2的其中兩個(gè)電阻中都是金屬條狀技術(shù)，第三個(gè)是低阻值的厚膜電阻。所有的電阻都是50 mΩ標稱(chēng)電阻。正如上圖展示的，如果不考慮熱EMF就會(huì )導致不準確的讀數。

　　某些應用程序有高功率的要求，使用半瓦或更多來(lái)強制通過(guò)電阻。Vishay WSLP2010 WSLP2512可以分別處理2.0和3.0瓦。WSHM2818具有7.0瓦高功率密度電流檢測電阻，主要是為高壓電流檢測應用比如wattage DC/DC轉換器，桌面PC電源，以及無(wú)刷直流電機控制。對于高溫應用，1瓦特的Vishay WSLT和WSR系列可以承受溫度高達275攝氏度。