目录
第1章：电流检测概述,集成电阻器电流传感器怎么简化PCB规划（√）
多通道电流监测的常见用处
运用数字电流传感器进行功耗和能耗监测
运用电流检测扩大器的PLC体系平分立式数字输出的安全和维护
简化电池测验设备中的电压和电流丈量
第 2 章：超出规模电流丈量
丈量电流以检测超出规模的状况
第 3 章：开关体系中的电流检测具有增强型PWM按捺功用的低漂移、精细直列式电机电流丈量
第4章：集成电流检测信号链
集成电流检测信号途径
第5章：宽VIN 和阻隔式电流丈量
将差分输出（阻隔式）扩大器衔接到单端输入ADC
简介
在处理与为本钱优化型运用规划准确电流丈量电路相关的难题时，规划人员面临着许多选择。办法十分广泛，从运用通用运算扩大器或模数转化器 (ADC)（无论是独立东西仍是嵌入到微控制器 (MCU) 中），到运用各种专门为电流检测而规划的定制组件，不只
可以供给最大的灵敏性，而且可以以特定办法
处理难题。
另一个难题是怎么快速有用地缩小选择规模，找到
与您的特定体系要求最为匹配的潜在器材。TI 应
用手册经过处理特定用例，要点介绍怎么辨认
电路/功用问题，以及扼要介绍与该功用
相关的任何难题，然后让上述难题便利的处理。此外，TI 运用手册还概述了可以支撑该特定功用的
潜在器材的简略列表，以及或许有益于其他电路优
化的一些代替处理计划。
该电子书中所述的运用手册集没有翔实地列出一切
电流检测难题和 TI 运用手册，但它的确处理了当
今呈现的许多愈加常见且具有挑战性的功用电路。
假如您对此处触及的主题有任何疑问或许有任何其
他电流检测疑问，请将其提交至 TI E2ETM 社区中的扩大器论坛。
第 1 章：电流检测概述
集成电阻器电流传感器怎么简化PCB规划
丈量电流的最常用办法是检测分流器或电流检测电阻器上的压降。为了完成高度准确的电流丈量，您需求查看电阻器和电流检测扩大器的
参数值。电流检测电阻器和电流检测扩大器之间恰
当的布局关于防止精度下降而言十分重要。
图1显现了电流检测扩大器的典型原理图，其间
以暗影部分显现了高侧电流检测和重要规划区域的衔接。
图1：以暗影部分显现过错源的高侧电流检测
运用电流检测扩大器时，电流检测或分流电阻器的选择
是最重要的规划考量要素之一。
规划时，一般需求首要
选择电阻器值和功率。电阻器的电阻值一般依据最大预期电流时完成所
需最大差分电压来选择。还可以依据功率损耗预算来选
择电阻器值。
确认电流检测电阻器的电阻值和功率后，要考虑的第二
个参数便是电阻器容差，由于这将直接
影响检测的电压和电流丈量的精度。不过，规划人员一般会疏忽一个更纤细的参数 – 电阻器温度系数。温度系数一般
以百万分率/摄氏度为单位，它很重要，由于电阻器的
温度会因电流经过组件时损耗的功率而升高。低本钱电阻器的额定容差一般小于 1%，但在实践运用中，电阻
器的温漂会带来晦气影响。
在您选择电阻器之后，您需求留意其印刷电路板 (PCB)
布局以取得准确的丈量成果。为了准确丈量电流，电流
检测电阻器有必要有四个衔接。两个安置电流检测电阻器时最常见的过错之一是将电流检测
扩大器输入端衔接到电流承载迹线，而不是直接衔接到
电流检测电阻器，如图 2a 所示。图 2b、2c 和 2d 显
示了衔接电流检测电阻器的其他有用办法。
图2：电流检测电阻器布局技能
图 2d 中的布局展现了到电流检测电阻器的独立四线（
开尔文）衔接。该技能最常用于分流电阻器的值低于
0.5mΩ 而且与电阻器衔接串联的焊接电阻显着增加到总
体分流电阻的状况。由于电阻精度很大程度上取决于制
造电阻时所用的丈量方位，因而很难知道
哪种布局技能会在终究的 PCB 规划上取得最好的成果。
假如电阻器值是在焊盘内部丈量的，那么图 2c 中展现
的布局会供给最佳的丈量成果。 假如电阻器值是在旁边面
丈量的，那么图 2b 中展现的布局会供给最高的精
度。。选择最佳布局的困难之处在于，许多电阻器产
品阐明书并不针对取得最佳的电流检测精度供给布局建
议，也不提及制作过程中运用的丈量点。
将电流检测扩大器与集成的电流检测电阻器调配运用
可以简化有关电阻器选择和 PCB 布局的难题。TI 的INA250、INA253和INA260器材在电流检测扩大器
的封装内集成了电流检测电阻器。 与电流检测电阻器
的衔接已经过优化，可完成最佳丈量精度和温度安稳
性。INA250 和 IAN253
是模仿输出电流检测扩大器，而 INA260 是数字输出电
流传感器，可经过 I2C/体系管理总线 (SMBus) 接口报
告电流、功耗和总线电压。
图3是包含电阻器衔接的
INA250 的方框图。
在 -40°C 到 125°C 的温度规模内是 0.75%。关于没
有集成分流电阻器的器材，计算精度时有必要考虑到器材
增益差错、增益差错漂移、电阻容差和电阻器漂移，才
能取得全体体系增益差错，因而或许很难选择组件来满
足全体体系精度标准。INA253 是一款可以接受 80V 电
压的器材，它还在 -40°C 至 125°C 温度规模内具有
0.75% 的
温度规模.INA260 是一款数字电流输出器材，具有
0.15% 的最大总室温增益差错。该总增益差错已包含集
成电阻器的改变和电流检测
扩大器的增益差错。到电流检测电阻器的衔接坐落封装
内部，并针对每个器材进行了校准，以消除电阻器衔接
点导致的改变。
在需求准确电流丈量的规划中，集成的分流产品可提
供更高的精度，而且可以下降全体处理计划本钱。要使
INA260 完成相似的精度，需求运用增益差错小于 0.1%
的电流检测扩大器和初始容差小于 0.05% 的低漂移电阻器。
一般来说，精度小于 0.1% 的大功率电阻器本钱高
昂，每 1,000 件或许需求数美元。
INA260 中的集成电阻器的另一个优势是电阻器值现已
过校准，是在内部设置的，因而回来的电流值可轻松转
换为安倍数。其他数字处理计划需求在内部或主机处理
器中对电流检测电阻器的值进行编程，以便回来的电流
读数可以相应地转化。
INA250、INA253 和 INA260 中运用的
集成分流技能可准确丈量电流，下降布局杂乱性，更
好地了解全体系差错，而且本钱比平等精度的其他解
决计划要低。在需求精细操作且需求支撑高于 15A 的
电流的运用中，您可以运用在菊链装备中并联多个 IN
A250 或 INA253器材（如其产品阐明书中所示），或
者运用多个 INA260 器材（只需主机处理器可以
汇总陈述的电流读数即可）。假如由于处理计划的巨细
而导致并联多个器材来监测高于 15A 的电流是不可行
的，表 1 中列出了您可以用来监测较高电流的器材（使
用外部分流电阻器）。
多通道电流监测的常见用处
跟着对体系智能和成效的需求不断增加，对更佳的重要
体系电流监测的需求也变得越来越激烈。
在曩昔，装备为差分扩大器的多个运算扩大器或散布在
体系中的多个电流监测扩大器或许会履行此类监测。但
跟着电流监测通道数的增加，完成处理计划所需的外部
组件的数量也在增加。这些额定的组件增加了规划杂乱
性和处理计划尺度，而且或许下降全体电流监测精度。
例如，考虑一个需求丈量两个电流的状况，如图1所示。
图 1：分立式与集成式电流检测处理计划
在这种状况下，根据运算扩大器的处理计划需求运用八
个电阻器（用于设置增益）、两个旁路电容器和两个电
流检测电阻器。运用INA2180完成的相同电路仅需求
两个电流检测电阻器和单个旁路
能量谐振形成的。由于集成式增益设置电阻器匹配良
好，因而 INA2180 处理计划的精度远高于具有本钱效益
的分立式完成。集成式增益设置电阻器
可完成精度更高的监测，或答应运用容差更宽的电流检
测电阻器，以完成低本钱运用。INA2180 和INA2181系列也更灵敏，由于它们可以监测电压高于电源电压的
电阻器上的压降。
除了简化规划流程和削减外部组件数量之外，在单个封装中运用多个电流监测器材可完成多种常见的运用处理
计划。
例如，考虑图 2 所示的运用，其间外部模数转化器
(ADC) 监测存储器和处理器耗费的总电流。
图 2：监控两个电源轨中的总电流
一种办法是监测中央处理器 (CPU) 和存储器电流，将电 多路复用到 ADC，然后在微处理器中
将成果值加在一起。这种办法需求一些数学处理（以及
ADC），然后以足够快的速率接连对输出进行采样，以使
其有用。更好的办法是运用 INA2181 的 REF 引脚将存
储器耗费的电流与 CPU 耗费的电流相加。您可以经过将
通道 1（用于监测存储器电流）的输出衔接到 REF2 来
完成这一点，如图 3 所示。
图 3：运用 INA2181 对模仿电流进行求和
通道2的输出将是来自CPU和存储器的电流的扩大总和。ADC 可以监测来自存储器的电流和总电流。但由于通道2的输出是模仿信号，因而具有恰当设置参考值的
比较器可在发生过流状况时中止体系。为使该电路正常
作业，两个检测电阻器的值有必要相同。
多通道电流监视器的另一个便利用处是检测意外的走漏途径。这些走漏途径或许是由意外的接地短路或其他一些不在电流丈量途径中的电势导致的。检测漏电流途径的一种技能是监测进出电路的一切电流。只需不存在意外的走漏途径，流进负载的电流就必定等于流出的电流。
假如进入电流持平，则不会检测到意外的电流走漏 径。
运用双电流监视器供给了一种用于检测漏电流途径的简略技能，无需运用多个器材，也不必从外部增加或减去电流。图 4 中显现的电路运用 INA2181 来监测流进和
流出负载的电流。经过回转第二个扩大器的电阻器衔接
的极性并将第一个扩大器的输出衔接到第二扩大器，可
以从流出负载的电流中减去流进的电流。
图 4：运用 INA2181 进行电流消减以完成漏电流检测
假如 OUT2 处的电压等于施加的基准电压，则不存在泄
漏途径。假如VOUT2高于施加的基准电压，则有意外的
电流流出负载。相似地，假如 VOUT2低于
基准电压，则有意外的漏电流流进负载。像曾经相同，
为了使该电路
正常运转，电流检测电阻器的值有必要持平。
TI 供给了多种多通道电流监测处理计划。为了监测四个通道，INA4180和 INA4181 器材供给了一个模仿电压输出。INA3221 可以准确丈量最多三个独立通道的体系电
流和总线电压。经过I2C兼容接口陈述电流和电压值。
