電池供電設備電流監(jiān)控的三個要點——你真的做對了嗎？

　　檢測監(jiān)控-高邊或者低邊?

　　電流分流器監(jiān)控集成電路，同時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(jiān)控)?；蛘哓撦d的地面點(低邊監(jiān)控)，每一種都有其優(yōu)點和缺點。

　　圖：高邊檢測VS低邊檢測。

　　低邊檢測通常是最便宜和最簡單的方式來實現(xiàn)，因為如果檢測電阻的一端在地面系統(tǒng)，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(tǒng)地面可以通過一個簡單的引用同一個系統(tǒng)的運放將其放大。然后該放大電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進行測量。

　　但是，低邊檢測的缺點與其自身的優(yōu)點有關(guān)，那就是放置一個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電壓略高于系統(tǒng)地面。這種安排的最常見的問題是潛在的接地回路問題。因為負載與系統(tǒng)中的其他負載不是在同一個參考地上。該系統(tǒng)可以開發(fā)一個可聽噪音，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短路或者開路，由于連接問題或外界干擾引起的。

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

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

　　電流分流監(jiān)控器

　　選擇電流分流監(jiān)控器的幾個因素：

　　共模范圍：該規(guī)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(jiān)控器通常指定接受共模電壓比芯片供電電壓高。比如說。德州儀器的INA225電流分流監(jiān)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(jiān)控。INA225擁有I2C接口，允許一個微控制器去讀被監(jiān)控的電流根據(jù)被測的電壓和功耗。TI的INA282擁有一個非常寬的共模-14 v + 80 v的范圍以及一個只有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。理想情況下這個電壓是零，但實際上它總是一個非零電壓。小的偏移電壓會導致巨大的錯誤，它可以增加芯片壽命和動態(tài)溫度。德州儀器的INA230雙向電流分流監(jiān)控器擁有一個低至50μV的偏置電壓當其溫度范圍是-40 + 125°C時。然而，對于最好的精度，這個TI的INA226在現(xiàn)在的市場上是一款最高精度的電流檢測監(jiān)控器，其偏置電壓是只有10μV并且一個共模范圍達到36V.他們兩者都實現(xiàn)了一個I2C系列接口以方便大多數(shù)微控制器接口。

　　共模抑制比(CMRR)：這個規(guī)范是一個放大器檢測和拒收信號的能力出現(xiàn)在兩個差分輸入。電路板上的放大器的物理位置可能會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(jiān)控器有一個經(jīng)典的共模抑制比高達140dB，包括INA226，INA210，和INA282.

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

　　總結(jié)

　　電流監(jiān)控的需求越來越重要，尤其是對于電池驅(qū)動的設備。電流監(jiān)測監(jiān)控可以顯著提高系統(tǒng)優(yōu)勢，越仔細的選擇合適的組件就越可能延長電池壽命和許多電子系統(tǒng)的壽命。