電池供電設(shè)備電流監(jiān)控的三個要點——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。通過該電阻的電流主要是通過電阻兩端的電壓反映出來，所以通過應(yīng)用公式I=V/R該公式是由某著名學(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。

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

　　電流檢測監(jiān)控有助于提高一些系統(tǒng)的效率，減少損失。例如，許多手機實現(xiàn)了電流檢測監(jiān)控，提高電池壽命，同時提高可靠性。如果電流消耗太大，手機可以做出決定，降低CPU頻率來減少電池負(fù)載以此延長電池壽命，同時防止手機過熱來增加穩(wěn)定性。甚至有手機應(yīng)用程序可以訪問電流檢測并且對優(yōu)化手機的性能做出決策。除了電流檢測監(jiān)控使用了一個電阻，另外兩個不太常用的方法也使用了電阻。其一是使用霍爾效應(yīng)傳感器來測量產(chǎn)生通量場的電流。雖然這是非侵入性的，并且具有非插入損耗的優(yōu)點。它相對來說有點貴，并且要求一個相對大的PCB基板。另一種方法，使用變壓器測量感應(yīng)的交流電流，也屬于面積和成本密集型;并且同時只對交流電流有用。

　　本文將介紹使用一個電阻進行電流檢測監(jiān)控的三個基本方面：

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

　　2、選擇一個檢測放大器芯片。當(dāng)感應(yīng)到在小于1歐姆電阻，電壓很小的變化也會產(chǎn)生一個很大的結(jié)果。檢測放大器將電壓變化放大，使無意義的事情變的更有意義。

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

　　精密電流傳感應(yīng)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(xiàn)代設(shè)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(yù)期的電流測量值。電阻值越大，測量可能就越精確，但大的電阻值也會導(dǎo)致更大的電流損失。對于低功率電池驅(qū)動的設(shè)備，必須減少損失，電阻大約一毫米的長度值并且?guī)в谐砂偕锨W姆的電阻經(jīng)常被使用。對于一個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(zhǔn)確的測量與可接受的損失。

　　盡管電阻器通常認(rèn)為是一個簡單的二端設(shè)備，為準(zhǔn)確測量當(dāng)前的四端電阻比如Vishay WSK系列，在每個電阻的末端都使用了二端。這為二端提供了應(yīng)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(shè)置，也稱為開爾文傳感，確保在每個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(shù)造成的影響(TCR)。TCR是一個電阻隨著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使電阻加熱并且可能連接到100°C或者遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該溫度的環(huán)境溫度下。盡管檢測電阻設(shè)計成具有非常低的TCR，但是有線或PCB布線連接起來組合的TCR可能使阻值增加5%到10%.開爾文傳感通過改進傳感系統(tǒng)溫度的穩(wěn)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(zhuǎn)換器和一些電池充電器中比較常見。WSK2512系列誤差為0.5%的電阻主要應(yīng)用于筆記本電源和儀器應(yīng)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。

　　另一個檢測電阻的重要標(biāo)準(zhǔn)就是隨著溫度改變的穩(wěn)定性在Vishay WSLS和WSLP系列也突顯出來。這些都是長壽電阻并且在工作溫度范圍內(nèi)其阻值波動幅度低至0.25%，并且通常用于開關(guān)電源和線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程中有一個不尋常的問題可能會碰到，那就是熱EMF.熱EMF是一個非常小的電壓，占1000分之一伏特，這是存在導(dǎo)體中的溫度微小差異引起的。熱EMF的常規(guī)使用是建立一個熱電偶，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(xiàn)的，并且可能會導(dǎo)致不準(zhǔn)確的讀數(shù)。Vishay WSL和WSR電阻系列提供了許多性能優(yōu)勢，包括被專門設(shè)計來減少熱EMF.圖2繪制了Vishay WSL供電金屬條狀電阻和其兩個競爭對手之間的一個比較圖。該態(tài)勢圖表明WSL系列有一個低至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特征進行比較。

　　在圖2的其中兩個電阻中都是金屬條狀技術(shù)，第三個是低阻值的厚膜電阻。所有的電阻都是50 mΩ標(biāo)稱電阻。正如上圖展示的，如果不考慮熱EMF就會導(dǎo)致不準(zhǔn)確的讀數(shù)。

　　某些應(yīng)用程序有高功率的要求，使用半瓦或更多來強制通過電阻。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(yīng)用比如wattage DC/DC轉(zhuǎn)換器，桌面PC電源，以及無刷直流電機控制。對于高溫應(yīng)用，1瓦特的Vishay WSLT和WSR系列可以承受溫度高達275攝氏度。