中心議題：

• 電流檢測方法研究

解決方案：

• 高端電流檢測放大器用來監視和控製電流
• LTC6102 可簡單直接地實現高端電流檢測

大多數模擬集成電路（比較器
、運算放大器
、儀表放大器、基準

、濾波器等）都(dou)是(shi)用(yong)來(lai)處(chu)理(li)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)的(de)。至(zhi)於(yu)處(chu)理(li)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)器(qi)件(jian)，設(she)計(ji)師(shi)們(men)的(de)選(xuan)擇(ze)卻(que)少(shao)得(de)可(ke)憐(lian)，而(er)且(qie)還(hai)要(yao)麵(mian)對(dui)多(duo)得(de)多(duo)的(de)難(nan)題(ti)。這(zhe)很(hen)不(bu)幸(xing)，因(yin)為(wei)直(zhi)接(jie)監(jian)視(shi)和(he)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)有(you)很(hen)大(da)的(de)優(you)勢(shi)。通(tong)過(guo)觀(guan)察(cha)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)
，可(ke)以(yi)最(zui)好(hao)地(di)監(jian)視(shi)電(dian)動(dong)機(ji)扭(niu)矩(ju)
、螺線管受力
、LED 密度、太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)受(shou)光(guang)量(liang)和(he)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)。所(suo)需(xu)要(yao)的(de)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)能(neng)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)並(bing)將(jiang)電(dian)流(liu)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)路(lu)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)用(yong)很(hen)容(rong)易(yi)買(mai)到(dao)現(xian)有(you)的(de)電(dian)壓(ya)器(qi)件(jian)（放大器
、比較器
、ADC 等）以放大、調節和測量電壓。 jinguandianzukeyijiangdianliuzhuanhuanchengdianya，danshizhiyongdianzubingbunengzuchengwanzhengdejiejuefangan。zuichangjiandejiejuefanganshi，yongyigezhijieyudianliuchuanliandejiancedianzu，bingyongyigefangdaqilaigelihetiaojiedianzushangdedianya（VSENSE）。
組合放大器與檢測電阻

乍一看，將電阻與接地點串聯似乎與大多數簡單直接的電流檢測方法一樣。這種方法稱為低端電流檢測（圖 3A）
，要yao求qiu不bu存cun在zai可ke能neng使shi電dian流liu在zai檢jian測ce電dian阻zu周zhou圍wei被bei分fen流liu或huo可ke能neng引yin入ru鄰lin近jin電dian路lu電dian流liu的de接jie地di通tong路lu。如ru果guo機ji架jia構gou成cheng了le係xi統tong地di，那na麼me插cha入ru這zhe樣yang的de檢jian測ce電dian阻zu也ye許xu是shi不bu實shi際ji的de。而er且qie，既ji然ran地di線xian不bu是shi理li想xiang導dao體ti
，那na麼me係xi統tong中zhong不bu同tong位wei置zhi的de地di電dian壓ya可ke能neng不bu同tong
，因yin此ci必bi須xu使shi用yong差cha分fen放fang大da器qi才cai能neng實shi現xian準zhun確que測ce量liang（圖 3B）。 [page]
在進行低端電流檢測時還有更嚴重的問題。接地通路中的電阻意味著負載“地”將隨著電流的變化而變化。這可能引起係統共模誤差，並在與需要相同地電平的其他係統連接時出現問題。因為測量分辨率隨著 VSENSE 幅度的提高而提高
，因此設計師必須以“地噪聲”換取分辨率的提高。適度的 100mV 滿標度 VSENSE 轉換成 100mV 注入地噪聲。通過在電源和負載之間放置電流檢測電阻
，可以避免地電平變化問題。

zhezhongfangfachengweigaoduandianliujiance。jiancedianzushangdechafendianyarengrankeyonglaizhijieceliangdianliu
，buguoxianzaidianzushangyouyigefeilinggongmodianya。zhezhongpeizhidejishunantishi，bixucongdianyuangongmodianyazhongfenbianchuxiaodechafenjiancedianya（圖 4）。

jiudiyaxitongeryan，yibiaofangdaqihuoqitaguizhiguichafenfangdaqiyongyujianshigaoduanjiancedianzukenengzugoule。fangdaqideshuchubixuzaibuzengjiahendawuchadeqingkuangxiazhuanhuandaodidianping。dianyuandianyahengaoshi，yexuxuyaojiang VSENSE zhuanhuandaofangdaqishurugongmofanweineidedianlu
，huozhejiangfangdaqifudongdaodianyuandianyadedianlu。zhexiefangfachulezengjiadianlubankongjianhechengben，haijiadinggongmodianyajiangbaochizaiyigehenzhaidetedingfanweinei。jiudaduoshudianliujianceyingyongeryan，yuxiankaolvdadegongmobianhuafeichangyouyong。liru，ruguodianliujiancedianluzaidianyuandianyaxiajiangshikeyigongzuo，nametakeyizhishidianyuanhuofuzaichushifoucunzaiwenti
；電dian流liu過guo大da表biao明ming限xian流liu和he負fu載zai故gu障zhang
，電dian流liu不bu足zu指zhi示shi電dian源yuan故gu障zhang。另ling一yi方fang麵mian
，電dian流liu檢jian測ce電dian路lu可ke能neng麵mian對dui超chao過guo電dian源yuan電dian壓ya的de共gong模mo電dian壓ya。很hen多duo電dian流liu器qi件jian，如ru電dian動dong機ji和he螺luo線xian管guan
，本ben質zhi上shang都dou是shi感gan性xing的de，通tong過guo這zhe些xie器qi件jian的de電dian流liu迅xun速su變bian化hua會hui引yin起qi感gan性xing反fan激ji，導dao致zhi檢jian測ce電dian阻zu上shang出chu現xian大da的de電dian壓ya擺bai幅fu。這zhe些xie例li子zi準zhun確que說shuo明ming了le放fang大da器qi何he時shi最zui有you用yong。

簡單的解決方案

為wei了le克ke服fu這zhe些xie電dian流liu檢jian測ce難nan題ti
，人ren們men創chuang造zao了le高gao端duan電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi。這zhe些xie特te殊shu放fang大da器qi用yong來lai從cong高gao共gong模mo電dian壓ya中zhong抽chou取qu通tong過guo小xiao檢jian測ce電dian阻zu的de電dian流liu產chan生sheng的de小xiao差cha分fen電dian壓ya。然ran後hou，檢jian測ce電dian壓ya被bei放fang大da並bing被bei轉zhuan換huan成cheng以yi地di為wei基ji準zhun的de信xin號hao。圖tu 5 顯示了高端電流檢測放大器的基本拓撲。在這個圖中，放大器給 RIN 加上等於 VSENSE 的電壓。然後，通過 RIN 的電流流過 ROUT
，提供以地為基準的輸出電壓。就這個基本功能而言

，很明顯，高端電流檢測放大器應該有高輸入阻抗、高增益和高增益準確度、以及寬共模範圍和良好的共模抑製。也許不那麼明顯的是還有放大器精確度的重要性。

關注電阻

lixiangqingkuangxia，dianliuhedianyajiancedianlubuyinggaiduitasuolianjiedefuzaizaochengyingxiang。zheyiweizhe
，dianyajianceqijianyinggaiyoujiejinwuxiandadeshuruzukang，zhekequebaobuhuicongfuzaifenzoukeguandedianliu。xiangfan，dianliujianceqijianyinggaiyoujiejinlingdeshuruzukang，zhekequebaobuhuimingxiandijiangdifuzaidianya。gaoduandianliujiancedianlu（放大器＋電阻）同時受到這兩種要求的製約。用來檢測 RSENSE 上電壓的放大器必須有高輸入阻抗。用來檢測負載電流的電阻必須非常小。

weilechongfenlijiezheyidian
，womenlaikanyixiashiyongdajiancedianzushideqingkuang。yinweichuanliandianzutigaole，suoyifuzaihuodededianyajiangdile。waijiachuanliandianzushinenglianglangfeidegenyuan，dadejiancedianzukenengdaozhiguoduderehaosan
，congchangyuanlaikankenengyinqikekaoxingwenti。

使用大檢測電阻有什麼理由嗎

？主要的優點是提高了總的輸出電壓（EQ1）。這在放大器有固定增益或增益可配置性有限時可能很有用。
 公式 檢測電阻值有個限度。放大器輸入範圍和最大預期電流將決定最大的實際檢測電阻值（EQ2）。

RSENSE_MAX = (VSENSE_MAX / ISENSE_MAX) [EQ2]

例如
，如果通過檢測電阻（ISENSE MAX）的最大預期電流是 50mA
，高端電流檢測放大器可以接受高達 250mV（VSENSE MAX）的輸入，那麼最大檢測電阻值是 50Ω（RSENSE_MAX）。
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lixiangqingkuangxia
，shejishibuyinggaibeipozengjiajiancedianzuyibuchangfangdaqi。zhiyaofangdaqinengyizugoudezengyihezengyizhunquedugongzuo，shejishijiuyinggaiquguanzhuzuixiaokejieshoudianzuzhi。zhekeyicongdianliujiancefangdaqideshurushitiaodianyasuanchulai，bixufenbiandezuixiaodianliuwei

RSENSE_MIN = (VOFFSET / IRES). [EQ3]

例如，如果要求 1mA 分辨率（IRES），高端電流檢測放大器的失調電壓為 1mV（VOFFSET），那麼最小檢測電阻為 1Ω（RSENSE MIN）。等式 3 突出了一個關鍵點：最小檢測電阻與高端電流檢測放大器的失調電壓直接相關。

深入了解現代電流檢測放大器

設計師把精準高壓側電流檢測技術謹記於心, 從而開發出了新型高壓側電流檢測放大器, 與先前的同類產品相比, 性能有了大幅度的提升。例如，淩力爾特公司的 LTC6102 是一種采用零漂移技術的新型高端電流檢測放大器。這種放大器的輸入失調電壓僅為 10uV
，偏壓漂移最大值為 50nV/oC。與前幾代電流檢測放大器相比，LTC6102 可以使用小得多的檢測電阻(2)。如果係統能夠承受大的 VSENSE，那麼LTC6102 就可以接受高達 2V 的檢測電壓。低失調加上這麼高的最高檢測電壓可實現超過 106dB 的動態範圍
，允許LTC6102從cong安an培pei級ji電dian流liu分fen辨bian出chu微wei安an級ji電dian流liu。檢jian測ce非fei常chang小xiao的de電dian流liu是shi可ke能neng的de，因yin為wei任ren何he增zeng益yi值zhi都dou可ke以yi用yong外wai部bu電dian阻zu選xuan擇ze。通tong過guo使shi用yong精jing密mi電dian阻zu，增zeng益yi準zhun確que度du可ke以yi高gao於yu 99%。

LTC6102 也不損害其他重要的電流檢測性能。其高阻抗輸入將輸入偏置電流限製為低於 300pA。LTC6102 可以在輸入共模電壓高達 105V 時工作。130dB 的共模抑製在整個 100V 輸入共模電壓範圍內產生低於 32uV 的偏移誤差(3)。就故障保護而言，LTC6102 有 1us 的響應時間，從而允許該器件在出現意外的負載或電源變化時迅速關閉電源。 圖 6：淩力爾特公司的 LTC6102 可簡單直接地實現高端電流檢測。用 RSENSE 和兩個增益電阻就可以配置該器件。通過選擇 RIN 和 ROUT，設計師可以定製功耗、響應時間和輸入/輸出阻抗特性

結論

高端電流檢測放大器用來監視和控製電流時具有固有的優勢。電池管理、電動機控製等領域的技術進步導致對較高共模電壓
、較高準確度和較高精確度的電流檢測放大器的極大需求。LTC6102 率(lv)先(xian)以(yi)一(yi)套(tao)令(ling)人(ren)印(yin)象(xiang)深(shen)刻(ke)的(de)功(gong)能(neng)和(he)卓(zhuo)越(yue)的(de)精(jing)確(que)度(du)開(kai)辟(pi)了(le)一(yi)片(pian)新(xin)天(tian)地(di)。高(gao)端(duan)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)現(xian)在(zai)已(yi)經(jing)達(da)到(dao)了(le)業(ye)界(jie)領(ling)先(xian)精(jing)確(que)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)水(shui)平(ping)
，為(wei)設(she)計(ji)師(shi)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)、通用和高度準確的器件，這種器件可替代過去精確度較低或較複雜的電流檢測電路。