電流采樣電阻設(shè)計(jì)及原理詳解

在電池充放電管理、電池管理保護(hù)以及電池電量計(jì)應(yīng)用場合中，一般都會(huì)使用到電流采樣電阻，進(jìn)行電池充放電電流的檢測。其原理是在電池充放電回路中放置一個(gè)采樣電阻R， 電流流經(jīng)采樣電阻產(chǎn)生壓差，采樣電阻兩端電壓經(jīng)過RC濾波電路調(diào)理后進(jìn)入AD采樣， 電阻兩端電壓差除以采樣電阻即可得到回路的充放電電流。采樣電阻值通常比較低，一般不超過1歐，比如20毫歐，但是精度較高，一般都在±1%，同時(shí)電阻封裝一般選用0805或更大封裝，以防電阻額定功率不夠而失效。

不同芯片，采樣電阻相對電池的位置有所不同。一般情況下，電池充電芯片的采樣電阻在電池高側(cè)，如圖1所示；而電量計(jì)以及保護(hù)芯片的采樣電阻則在電池低側(cè)居多，如圖2所示。

圖1 充電芯片采樣電阻

圖2 電量計(jì)采樣電阻

由于采樣電阻值較小，因此焊料的接觸電阻以及器件的引腳電阻就都已經(jīng)不能忽略，但是這些電阻值無法精確估算，且不同板卡之間可能差異很大，不具有一致性。如果直接從電阻兩端讀取電壓，可能會(huì)有很大誤差。因此為了保證充電電流檢測精度，通常都是采用開爾文接法，如圖3所示，直接從電流采樣電阻的兩個(gè)焊盤上引出走線連接到芯片管腳，大電流走線則從焊盤的另外位置引出，電壓測試通道和電流主干道分開使用不同的觸點(diǎn)，因此，電壓測試通道基本沒有電流，可以一定程度上排除上述接觸電阻等影響，提高測試精度。

圖3 采樣電阻開爾文接法

由于電流采樣電阻上的電壓信號(hào)相對大電流來說比較微弱，很容易受到干擾，因此，一般都會(huì)增加電容進(jìn)行濾波，如圖4所示，其中差模濾波電容必不可少，但是共模濾波電容則視情況可用可不用，如果地平面做的不好，導(dǎo)致各處地電平不一致，共模濾波反而可能導(dǎo)致電阻兩端出現(xiàn)壓差，影響精度。

圖4

進(jìn)行PCB Layout時(shí)總的原則是將阻容等元器件盡量靠近芯片引腳，尤其采樣電阻走線盡量短，避免受干擾影響。同時(shí)注意大電流回路的電源過孔和地過孔孔徑要足夠大，且數(shù)量足夠多，以提供足夠的電流承載能力，不產(chǎn)生過大的壓降。