電池供電設(shè)備電流監(jiān)控的三個(gè)要點(diǎn)

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(gè)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(jī)實(shí)現(xiàn)了電流檢測監(jiān)控，提高電池壽命，同時(shí)提高可靠性。如果電流消耗太大，手機(jī)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(shí)防止手機(jī)過熱來增加穩(wěn)定性。甚至有手機(jī)應(yīng)用程序可以訪問電流檢測并且對(duì)優(yōu)化手機(jī)的性能做出決策。除了電流檢測監(jiān)控使用了一個(gè)電阻，另外兩個(gè)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(diǎn)。它相對(duì)來說有點(diǎn)貴，并且要求一個(gè)相對(duì)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(shí)只對(duì)交流電流有用。
　　本文將介紹使用一個(gè)電阻進(jìn)行電流檢測監(jiān)控的三個(gè)基本方面：
　　1、選擇一個(gè)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(gè)電阻就是基于“精度，精度，精度”原則。
　　2、選擇一個(gè)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(gè)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(jì)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(huì)導(dǎo)致更大的電流損失。對(duì)于低功率電池驅(qū)動(dòng)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(duì)于一個(gè)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(gè)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(gè)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(duì)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(gè)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(shí)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(gè)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(huì)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(jì)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(jìn)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(gè)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(dòng)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(gè)不尋常的問題可能會(huì)碰到，那就是熱EMF.熱EMF是一個(gè)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(gè)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(huì)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(jì)來減少熱EMF.圖2繪制了Vishay WSL供電金屬條狀電阻和其兩個(gè)競爭對(duì)手之間的一個(gè)比較圖。該態(tài)勢圖表明WSL系列有一個(gè)低至3μv /°C的熱EMF而競爭對(duì)手卻高達(dá)±25μV/°C.