电流检测技术

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电流检测技术

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电阻式电流感应#

在处理低到中等电流时,电阻电流检测广泛用于印刷电路板组件。使用这种技术,将一个已知的电阻器R分流器与负载串联,并测量电阻器两端产生的电压以确定负载电流。如下图所示。

电阻式电流感应.png
电阻式电流感应.png
电流检测电阻器,也称为分流电阻器或简称分流器,通常具有毫欧范围内的值。对于电流非常大的应用,分流电阻的值甚至可能只有几分之一毫欧,以减少电阻消耗的功率。 请注意,即使电阻值很小,分流功率耗散也可能是一个问题,尤其是对于大电流应用。例如,当 R=1 mΩ 和 I= 100 A 时,分流电阻器消耗的功率为P=R∗I2=0.001∗1002=10WP=R*I^2=0.001*100^2=10W 小电阻值也会导致电阻两端的小电压降。这就是为什么需要一个放大器将分流电阻上产生的小电压转换为适合上游电路的足够大电压。

在高端电流检测中,放大器可能对共模抑制比 (CMRR) 规范有严格的要求。

高、低侧电阻电流感应电路#

将分流电阻器与负载串联有两种选择。这两种布置被称为低侧和高侧电流检测方法,如下图示。

低侧和高侧电流检测.png
低侧和高侧电流检测.png
在低端配置中,电流检测电阻器 (RshuntR_{shunt}) 放置在电源的接地端子和负载的接地端子之间。使用高端方法,分流电阻器放置在电源的正极端子和负载的电源输入之间。

两种电路优缺点#

高端与低端感应:共模值

假设RshuntR_{shunt}=1 mΩ 和 I= 100 A。即使有这么大的电流,分流电阻上的电压降也只有 100 mV。因此,低端分流电阻两端的电压共模值仅略高于地电位。而且,对于高端配置,分流电阻器两端电压的共模电平非常接近负载电源电压。

由于低端电流检测中使用的放大器处理较小的共模电压,因此它不需要高共模抑制比 (CMRR)。(关注:电路一点通)共模抑制比指定放大器对放大器两个输入共有的信号表现出多少衰减。由于低侧电流检测配置的共模值几乎为零,放大器 CMRR 要求显着放宽,因此可以使用简单的放大器配置。

下图 显示了一个可用于低侧电流检测的基本放大器

高端与低端采样的共模电平

假设分流电阻Rshunt=1mΩR_{shunt}=1m\Omega,负载电流I=100AI=100A,采样电阻上差分压降: Vshunt=I⋅Rshunt=100mVV_{shunt}=I\cdot R_{shunt}=100mV

在低侧电流采样电路中,分流电阻串联在负载与地之间。运放两个输入端的共模电平仅略高于地电位。 而高侧电流采样,分流电阻串联在电源与负载之间,运放输入端会承受接近电源电压的共模电平。

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电流检测技术
https://blog.orbitvo.com/posts/electronic/circuit/current‑sensing/
作者
Lyz
发布于
2026-08-25
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CC BY-NC-SA 4.0
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