電池供電設備電流監控的三個(gè)要點(diǎn)——你真的做對了嗎？

　　檢測監控-高邊或者低邊?

　　電流分流器監控集成電路，同時(shí)也叫電流檢測放大器，精確測量待測電阻兩端的微小電壓。防止檢測放大器干擾被測電壓，這些集成電路具有很高的輸入阻抗。然而，在選擇并聯(lián)顯示器之前，必須做出一個(gè)明智的決定，那就是是否要將電流檢測電阻放置在負載的電源電壓軌上(高邊監控)?；蛘哓撦d的地面點(diǎn)(低邊監控)，每一種都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

　　圖：高邊檢測VS低邊檢測。

　　低邊檢測通常是最便宜和最簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)現，因為如果檢測電阻的一端在地面系統，并且負載的另外一端在那些電流待測的負載的地面，然后電阻兩端的電壓相對系統地面可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的引用同一個(gè)系統的運放將其放大。然后該放大電壓通過(guò)模數轉換器(ADC)進(jìn)行測量。

　　但是，低邊檢測的缺點(diǎn)與其自身的優(yōu)點(diǎn)有關(guān)，那就是放置一個(gè)電阻在負載到地的路徑。這種電阻放置導致負載的地面浮動(dòng)電壓略高于系統地面。這種安排的最常見(jiàn)的問(wèn)題是潛在的接地回路問(wèn)題。因為負載與系統中的其他負載不是在同一個(gè)參考地上。該系統可以開(kāi)發(fā)一個(gè)可聽(tīng)噪音，如哼哼，甚至對附近的設備產(chǎn)生干擾，包括音頻和視頻的干擾。另外，低邊檢測不能夠檢測錯誤條件，比如在地面路徑的一個(gè)短路或者開(kāi)路，由于連接問(wèn)題或外界干擾引起的。

　　由于這個(gè)原因，低邊檢測的意義在于處理大電流，一個(gè)孤立的負載，或其他情況下，系統不受地面路徑影響。

　　高邊檢測是用于當一個(gè)并聯(lián)電阻成列放置在系統電源和負載之間。這個(gè)配置對電流的變化更加敏感并且對系統地添加了免干擾功能。其主要缺點(diǎn)是由于分流電阻不是在系統地面上，差動(dòng)電壓必須被測量出來(lái)，因為它需要精確匹配合適的差分放大器。然而，它的缺點(diǎn)是消除了一個(gè)來(lái)自德州儀器的精密電流分流監控器。

　　電流分流監控器

　　選擇電流分流監控器的幾個(gè)因素：

　　共模范圍：該規范定義了放大器對地的輸入允許直流電壓范圍。電流分流監控器通常指定接受共模電壓比芯片供電電壓高。比如說(shuō)。德州儀器的INA225電流分流監控器和TI的INA300電流檢測比較器可以接受的DC電壓是從0v到36V.他們兩者都是非常靈活的，并且可以用于高邊或者低邊監控。INA225擁有I2C接口，允許一個(gè)微控制器去讀被監控的電流根據被測的電壓和功耗。TI的INA282擁有一個(gè)非常寬的共模-14 v + 80 v的范圍以及一個(gè)只有1.5μV/°C低的偏置漂移。

　　偏置電壓：這是在放大器輸入端測量電壓，假設正極和負極輸入是基本一樣的電壓。理想情況下這個(gè)電壓是零，但實(shí)際上它總是一個(gè)非零電壓。小的偏移電壓會(huì )導致巨大的錯誤，它可以增加芯片壽命和動(dòng)態(tài)溫度。德州儀器的INA230雙向電流分流監控器擁有一個(gè)低至50μV的偏置電壓當其溫度范圍是-40 + 125°C時(shí)。然而，對于最好的精度，這個(gè)TI的INA226在現在的市場(chǎng)上是一款最高精度的電流檢測監控器，其偏置電壓是只有10μV并且一個(gè)共模范圍達到36V.他們兩者都實(shí)現了一個(gè)I2C系列接口以方便大多數微控制器接口。

　　共模抑制比(CMRR)：這個(gè)規范是一個(gè)放大器檢測和拒收信號的能力出現在兩個(gè)差分輸入。電路板上的放大器的物理位置可能會(huì )導致噪聲耦合到輸入上由于熱噪聲，高頻信號，或者高電流，從而誘導磁電流耦合。德州儀器的大部分電流分流監控器有一個(gè)經(jīng)典的共模抑制比高達140dB，包括INA226，INA210，和INA282.

　　由于電流分流監控器有太多的選擇，目標電路究竟該使用哪一個(gè)?正如本文所討論，選擇是與系統有關(guān)的。電流分流電阻和監控器現在被用于這些以前并不需要進(jìn)行電流監測，但是現在需要提高電池效率的應用。其中例子包括儀表，無(wú)線(xiàn)充電電源，平板電腦和手機、工業(yè)自動(dòng)化、醫療設備供電，電池和太陽(yáng)能系統。

　　總結

　　電流監控的需求越來(lái)越重要，尤其是對于電池驅動(dòng)的設備。電流監測監控可以顯著(zhù)提高系統優(yōu)勢，越仔細的選擇合適的組件就越可能延長(cháng)電池壽命和許多電子系統的壽命。