电流检测电路设计（一）

低端电流检测电路的电流检测电阻串联到地（图1），而高端电流检测电路的电流检测电阻串联到高压端（图2）。每种方法都有各自的特点：低端电流检测方法在地环路中增加了额外的导线绕线电阻，而高端电流检测方法要处理更大的共模信号。

图1所示的低端电流检测运算放大器以地作为参考电平，电流检测电阻连接到同相端。运算放大器输入信号中的共模信号范围为：（GNDRSENSE*ILOAD）。虽然低端电流检测电路比较简单，但有几种故障情况是低端电流检测电路无法检测到的，这将使负载处于危险境地。使用高端电流检测电路可以解决这些问题。

高端电流检测电路直接接在电源端，可以检测后续电路中的任何故障并采取相应的保护措施。它特别适合于自动控制应用，因为在这些应用电路中通常以机壳作为参考地。

电流检测电路设计（下）

传统的高端/低端电流检测有多种实现方案，大部分都是基于分立或半分立元件电路。高端电流检测电路通常需要精密运放和一些精密电阻电容。最常用的高端电流检测电路采用差分运放进行增益放大，将信号电平从高端移到参考地（图3）：

VO=IRS*RS；R1=R2=R3=R4

该方案在实际系统中得到了广泛的应用，但是该电路主要有三个缺点：

1）输入电阻较小，等于R1；

2）输入端输入电阻一般具有较大的误差值；

3）电阻必须匹配良好，才能保证可接受的CMRR。任何电阻变化1%，CMRR就会降低到46dB；变化0.1%，CMRR就会降到66dB；变化0.01%，CMRR就会降到86dB。高端电流检测对测量技巧要求较高，这促进了高端电流检测集成电路的发展。但低端电流检测技术似乎还没有取得相应的进展。

电流检测电路设计（第三部分）

使用集成差分运算放大器进行高端电流检测

使用差分运算放大器进行高端电流检测的电路使用起来更方便，因为最近已经推出了许多集成电路解决方案。集成电路包括精密运算放大器和匹配良好的电阻，CMRR 高达约 105dB。MAX4198/99 就是这样一款产品，其 CMRR 为 110dB充电电流调节软件，增益误差优于 0.01%，采用小型 8 引脚 mMAX 封装。

专用高侧电流检测电路包含完成高侧电流检测所需的所有功能单元。它可以在高达 32V 的共模电压下检测高侧电流，并以地电平为参考点提供与其成比例的电流输出。需要精确测量和控制电流的应用（例如电源管理和电池充电控制）适合此解决方案。

MAXIM 高端电流检测运算放大器中使用的电流检测电阻被放置在电源高端和被检测电路的电源输入之间。将电流检测电阻放置在高端不会给接地环路增加额外的阻抗。该技术提高了整个电路的性能并简化了布局要求。

MAXIM 推出了一系列双向或单向电流检测 IC。有些双向电流检测 IC 内置了电流检测电阻，可以检测流入或流出被检测电路的电流，并通过极性指示引脚显示电流方向。增益可调的电流检测 IC、固定增益（+20V/V、+50V/V 或 +100V/V）电流检测芯片或包括单、双比较器的固定增益电流检测 IC 都采用小体积封装，如 SOT23，以满足对尺寸要求严格的应用。图 4 是使用 MAX4173 构建的高端电流检测电路。

图中输出电压与检流电阻的关系为：

o=RGD*(Iload*Rsense)/RG1)

*b 其中 b 是镜像电流系数

上式可以进一步简化为：

Vo=“增益”*Rsense*Iload；增益=b*RGD/RG1

其增益值为：20（MAX4173T）、50（MAX4173F）、100（MAX4173H）。

从上面的计算公式可以看出，CMRR是由内部集成电流检测电路（典型值>90dB）的工艺决定的，不再受外部电阻的影响。

集成电流检测电路具有以下优点：

1. 器件一致性好

2.优异的温漂特性

3. 体积小

4.低功耗

5.易于使用

选择电流检测电阻的注意事项

电流检测电阻RSENSE的选择应遵循以下原则：

1.电压损失：若检流电阻太大，电源电压会下降IR的量，为了减少电压损失，应选用阻值较小的检流电阻。

2. 精度：电流检测电阻越大，测量小电流的精度越高。这是因为电流检测电阻上的电压越大，运算放大器的失调电压和输入偏置电流的影响就越小。

3、效率与功耗：电流较大时，RSENSE上的功耗I2R不可忽略，考虑电流检测电阻与功耗时需注意这一点，若允许电流检测电阻发热，则阻值可大一些。

4、电感量：如果ISENSE含有较多的高频成分，则检流电阻的电感量要很小，线绕电阻的电感量最大，金属膜电阻较好。

5.成本：如果合适的电流检测电阻价格太高，可以采用另一种解决方案（图5）。它利用印刷电路板的走线作为电流检测电阻。由于印刷电路板铜线的“电阻”并不精确，因此需要在电路中采用电位器来调整满量程电流值。此外，铜线的温度漂移较大（约0.4％/℃），在宽温度范围内工作的系统中需要考虑这一点。

电流检测电路设计（四）

可调线性电流源（图6）是采用高端电流检测器的典型应用电路。IC1将R1的电流转换成成比例的电压信号，控制稳压器IC2产生稳定的输出电流，D/A转换器可提供对IOUT的数字控制。要达到12 BIT精度（每LSB 60mA）的要求，可以使用具有并行接口的MAX530或具有串行接口的MAX531。对于10 BIT精度（每LSB 250mA），可以使用具有并行接口的MAX503或具有串行接口的MAX504。

电流检测电路设计（V）

基于51单片机的电压电流检测系统Rpotues仿真

本设计采用AT89C51作为主控芯片，ADC0804作为外部电压采集芯片。外部电压最大为10V充电电流调节软件，而ADC0804的最大电压为+5V。因此，在将模拟量接入ADC芯片之前，先用一个电阻将待测电压分压为原电压的一半。这样，检测到的电压就从0-10V转换为0-5V，满足ADC芯片的输入要求。经过单片机的电压检测处理后，再将原电压乘以2，即可恢复出之前的待测电压。

电压报警电路由继电器、发光二极管、扬声器组成，当ADC芯片检测到的电压超过一定限度时，特定IO口变为低电平，PNP三极管导通，继电器吸合，发光二极管与扬声器形成压降，产生报警。

将ADC芯片采集到的电压值和电阻计算出来的电流值显示在LCD上。

报警电压通过两个按钮设定，按下按钮1时，报警值增加0.1V，按下按钮2时，报警值减少0.1V。

芯片随时将采集电压与报警电压进行比较，当采集电压高于报警电压时，触发报警。

整体电路图

模拟图形

电压电流显示电路

声光报警电路

按键设定电路

本设计极其复杂，因为Protues中的12864只有LCD显示，没有字体，由于时间紧迫，软件程序只调试了LCD 1602显示，相信只要有时间，12864的显示也可以完成。

电流检测电路设计（六）

具有宽共模输入范围的电流检测放大器。MAX44284 电流检测放大器兼具高精度和宽输入共模范围。您可以同时获得高精度和低功耗性能，同时具有 Maxim 一贯的简约设计风格。该器件为电流检测放大器的高精度和高灵活性树立了新标准，具有出色的性价比，是医疗、消费电子、移动、通信或电机控制应用的理想选择，适用于任何需要高精度和简单设计的应用。

卓越的精度

2µV 输入失调电压和仅 0.05% 增益误差

极低的输入失调温度系数：50nV/°C

-0.1V 至 +36V 宽输入共模范围

低失调漂移和输入噪声

提供关机控制以节省电池电量