如何使用電流檢測放大器，差分放大器測量智能設備的電池充電和放電電流

本應用筆記介紹了如何使用電流檢測放大器，差分放大器和儀表放大器來測量智能手機，平板電腦，筆記本電腦和USB附件中的電池充電和放電電流。它比較了高端電流檢測放大器和低端差分放大器，并推薦了電流檢測電阻的選擇標準。描述了一種高壓斷路器，其由于故障和短路而提供系統過電流保護。包括用于可變線性電流源和可編程0-5A電流源的應用電路。

電流測量（即監視流入和流出電子電路的電流）對于設計人員來說是一項必不可少的技能，并且在廣泛的應用中必不可少。應用示例包括過流保護，4-20mA系統，電池充電器，高亮度LED控制，GSM基站電源和H橋電機控制，您必須了解這些電流流入/流出可充電電池的比率（即儀表功能）。

隨著越來越多的應用變得可移植，對專用電流監控器的需求不斷增加，這些電流監控器以小封裝且低靜態電流來完成其任務。以下討論涵蓋了低端和高端電流監控器，并包括其架構和應用。

高側或低側顯示器？

大多數電流測量應用采用低端原理（其中感測電阻器與接地路徑串聯連接）（圖1）或高端原理中（其與熱線串聯連接）（圖2） ）。這兩種方法在不同領域之間進行了權衡。低端電阻器在接地路徑中增加了不希望的外部電阻。但是，與高端電阻器相關的電路必須應對相對較大的共模信號。此外，如果圖1中的運算放大器的GND引腳指向RSENSE的正側，則其共模輸入范圍必須延伸至零以下，即至GND –（RSENSE×ILOAD）。

但是，不要讓低端測量電路的簡單性導致您忽略高端方法的優點。各種故障可能會繞過低壓側監視器，從而使負載承受危險且無法檢測到的壓力（圖3）。請注意，將監視通過路徑A連接的負載，但是通過路徑B的意外連接會繞過監視器。另一方面，直接連接到電源的高端監控器可以檢測任何下游故障并觸發適當的糾正措施。高端監控器也非常適合將底盤用作地電位的汽車應用。

傳統的高端監視器

以前，這兩種方法的許多實現都是基于分立組件或半分立電路的。以最簡單的形式，這種高端監視器需要一個精密運算放大器和幾個精密電阻器。高端測量的一種常用方法是使用經典差分放大器，該差分放大器用作增益放大器和從高端到地的電平轉換器（圖4）。盡管這種分立電路得到了廣泛的應用，但它具有三個主要缺點：

輸入電阻（等于R1）較低。

輸入通常在輸入電阻上表現出很大的差異。

電阻必須非常匹配才能獲得可接受的共模抑制比（CMRR）：任何電阻值的0.01％偏差都會將CMRR降低到86dB，0.1％偏差會將其降低到66dB，1％偏差將降低到46分貝。

為此，高端電流監控迫使開發了許多新的集成電路。另一方面，低壓側測量并沒有推動許多有趣的新型IC的發展。

編輯：hfy