電流感應(yīng)

設(shè)計(jì)者通過將一個(gè)非常小的“分流”電阻串聯(lián)在負(fù)載上，在兩者之間設(shè)置一個(gè)電流感應(yīng)放大器或運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)用于系統(tǒng)保護(hù)和監(jiān)測(cè)的電流感應(yīng)。雖然專用的電流感應(yīng)放大器能夠發(fā)揮十分出色的電流感應(yīng)作用，但如果特別注重功耗的情況下，精密的毫微功耗運(yùn)算放大器則是理想的選擇。

保持低功耗。從公式2可以看出，由于你要測(cè)量的是電流，因此它是一個(gè)自變量，所以電阻應(yīng)盡可能?。?/div>

 

 

這里要說明一點(diǎn)：由于你要測(cè)量電流而不是讓電流最小化（如我再第一部分中所做的），所以你必須將電阻值最小化，才能讓功耗最小化—這與DC增益配置中功耗管理的思路相反。

 

超低功耗電流測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電源、手機(jī)等終端設(shè)備的電池充電和監(jiān)測(cè)，也可以用于保證工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的正常運(yùn)行。

 

那么在選擇電阻值時(shí)，可以壓到多低呢？簡(jiǎn)單地說，電阻兩端的壓降應(yīng)當(dāng)大于你所用運(yùn)算放大器的偏移電壓。

 

示例

 

假設(shè)你要進(jìn)行低側(cè)差動(dòng)電流測(cè)量（圖3），以確保系統(tǒng)中不存在短路和開路。為了簡(jiǎn)易起見，本示例選用簡(jiǎn)單的數(shù)字，忽略諸如電阻容差之類的參數(shù)。

 

 

圖3：低側(cè)差動(dòng)電流測(cè)量

 

電源電壓為3.3V。在正確操作的情況下，系統(tǒng)得出最大電流值為10mA；你不想要有效接地，使負(fù)載高于100µV。你首先要明白一點(diǎn)，分流電阻的壓降（由于電流）必須小于或等于100µV。

 

如果你使用公式3來確定最大分流電阻：

 

 

則有效接地為100µV，如公式4所示：

 

 

您必須選用運(yùn)算放大器，它能夠檢測(cè)到這種壓降的變化，表明是否存在故障。由于系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在其典型值±10%范圍內(nèi)。當(dāng)電流變化至少10%時(shí)，運(yùn)算放大器就可以檢測(cè)出感應(yīng)電阻兩端的電壓變化。

 

如果存在故障（如：開路，低電流導(dǎo)致的欠壓，高電流導(dǎo)致的短路或掉電），公式5表示電流的變化（IΔ）：

 

 

公式6計(jì)算出VSHUNT壓降的變化：

 

 

在這個(gè)例子中，我會(huì)選擇LPV821零漂移毫微功耗放大器。其零漂移技術(shù)可實(shí)現(xiàn)僅10µV的最大偏移電壓，從而檢測(cè)到故障情況。零漂移運(yùn)算放大器是高精度（＜100µV）測(cè)量的理想選擇。此外，LPV821也是一種毫微功耗放大器，你可以讓它一直處于開啟狀態(tài)，持續(xù)準(zhǔn)確地感測(cè)電流，對(duì)系統(tǒng)功率預(yù)算的影響很小。

 

感謝閱讀“如何以毫微功耗運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量”系列的第二部分。我們希望這一系列文章能夠?yàn)槟闾峁┮恍╆P(guān)于在直流增益和低側(cè)電流傳感應(yīng)用中使用毫微功耗零漂移運(yùn)算放大器的益處的見解。

 

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