高低邊電流檢測技術(shù)分析
目前,電子系統(tǒng)的電源管理芯片通過有效的功率分配優(yōu)化系統(tǒng)效率。這種管理方式的關(guān)鍵是電流檢測,它不僅能幫助系統(tǒng)維持所需要的功率電平,還可通過伺服調(diào)整來維護(hù)電子系統(tǒng)的正常運行,防止電路失效和電池過放電。
電流檢測有兩個基本方法,可以測量載流導(dǎo)體的磁場,也可以在電流回路插入一個小電阻并測量其兩端壓降。第一種方法沒有強(qiáng)行插入元件或引入插入損耗,但價格相對昂貴,而且容易導(dǎo)致非線性和溫度系數(shù)誤差。因此,磁場檢測雖然避免了插入損耗,但由于其高成本,在具體應(yīng)用中受到很大限制。
本文主要討論半導(dǎo)體行業(yè)中已經(jīng)得到應(yīng)用的電阻檢測技術(shù),它能為各種應(yīng)用提供精確且高性價比的直流電流測量結(jié)果。本文還介紹了高邊和低邊檢測原理,并通過實際例子幫助設(shè)計師選擇適合自己應(yīng)用的最佳方法。
電阻測量
在電流回路插入一個小阻值的檢測電阻可以產(chǎn)生一個相應(yīng)的壓降,經(jīng)過放大后形成與電流成比例的輸出信號。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和檢測電阻的放置位置不同,該檢測技術(shù)為檢測放大器設(shè)計帶來了各種挑戰(zhàn)。
圖1(a)高邊電流檢測
圖1(b) 低邊電流檢測簡化框圖
如果檢測電阻放置在負(fù)載和電路地之間,其所產(chǎn)生的壓降可以通過簡單的運放進(jìn)行放大(見圖1(b)),這種方法稱為低邊電流檢測。它不同于電源、負(fù)載之間放置檢測電阻的高邊檢流(見圖1(a))。
檢流電阻的阻值越小功耗越低,但要保證產(chǎn)生檢測放大器可以檢測的電壓,提供足夠高的精度。注意,檢流電阻兩端的差分信號疊加在一個共模電壓上,對于低邊檢測來說接近于地電位(0V),而對高邊檢測則接近于電源電壓。因此,對于低邊檢流,測量放大器的共模輸入范圍必須包括地電位;對于高邊檢流,放大器的共模范圍必須包括電源電壓。
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