在處理低至中等電流水平時，電阻電流檢測在印刷電路板組件中得到了廣泛應(yīng)用。這種技術(shù)通過將一個已知的電阻 R 分流器與負(fù)載串聯(lián)，并測量電阻兩端的電壓來確定負(fù)載電流。

電阻電流檢測基礎(chǔ)

圖 1. 電阻電流檢測
電流檢測電阻器，也被稱為分流電阻器或簡稱為分流器，通常具有毫歐范圍內(nèi)的值。對于非常大的電流應(yīng)用，分流電阻的值甚至可能低至幾分之一毫歐，以減少電阻消耗的功率。需要注意的是，即使電阻值很小，分流功耗在大電流應(yīng)用中仍可能成為一個問題。例如，當(dāng) R = 1 mΩ 且 I = 10 A 時，分流電阻器消耗的功率為 P = R * I2 = 0.001 * 102 = 0.1 W。同時，小的電阻值會導(dǎo)致電阻兩端的電壓降很小，這就需要放大器將分流電阻器上產(chǎn)生的小電壓轉(zhuǎn)換為適合上游電路的足夠大的電壓。在高側(cè)電流檢測中，放大器在共模抑制比 (CMRR) 規(guī)范方面可能有嚴(yán)格的要求。

低邊和高邊感應(yīng)方式

將分流電阻器與負(fù)載串聯(lián)放置有兩種選擇，分別是低側(cè)和高側(cè)電流檢測方法。

圖 2. 低側(cè)和高側(cè)電流檢測方法
在低側(cè)配置中，電流檢測電阻器 (Rshunt) 放置在電源的接地端子和負(fù)載的接地端子之間；而對于高邊方法，分流電阻則放置在電源的正極和負(fù)載的電源輸入之間。

共模值對比

1. 低側(cè)電流檢測的共模值特點
   假設(shè) Rshunt = 1 mΩ 且 I = 10 A，即使有這么大的電流，分流電阻上的壓降也僅為 10 mV。因此，低側(cè)分流電阻器兩端電壓的共模值僅略高于地電位。由于低側(cè)電流檢測中使用的放大器處理小的共模電壓，不需要高共模抑制比 (CMRR)。共模抑制比指定放大器對放大器兩個輸入共有的信號表現(xiàn)出多少衰減。由于低側(cè)電流檢測配置的共模值幾乎為零，放大器 CMRR 要求顯著放寬，因此可以使用簡單的放大器配置。
   
   圖 3. 低側(cè)電流檢測放大器

輸出是 V 分流器的放大版本，可通過等式 Vout = (1 + R2 / R1) * Vin = (1 + R2/R?) * Vshunt 計算得出。
2. 高側(cè)電流檢測的共模值特點
對于高側(cè)配置，分流電阻器兩端的電壓的共模電平非常接近負(fù)載電源電壓。用于高端電流檢測的放大器需要處理較大的共模電壓，應(yīng)具有高 CMRR，以防止大的共模輸入出現(xiàn)在輸出端。許多高側(cè)電流檢測應(yīng)用，如三相電機控制應(yīng)用，負(fù)載電源電壓遠大于用于放大器的電源電壓。因此，在高側(cè)感測配置中，放大器的輸入共模通常需要遠大于其電源電壓，這使放大器設(shè)計極具挑戰(zhàn)性。
3. 低側(cè)電流檢測的缺點
盡管低側(cè)檢測方法簡化了放大器設(shè)計，但它也存在一些缺點。低側(cè)電流測量在接地路徑中放置了一個額外的電阻器，導(dǎo)致被監(jiān)控電路的接地電位略高于系統(tǒng)接地電位。這可能成為某些模擬電路的問題，還可能存在接地環(huán)路問題，導(dǎo)致可聽見的噪聲，甚至干擾附近的設(shè)備。因此，低側(cè)電流檢測通常用于處理一個隔離負(fù)載或負(fù)載對接地噪聲不敏感的應(yīng)用中，如無人機、鉆機和往復(fù)鋸等對成本敏感的電機控制應(yīng)用。

故障監(jiān)測對比

1. 低側(cè)電流檢測的故障監(jiān)測局限性
   存在低側(cè)電流檢測無法檢測到的各種故障情況。例如，當(dāng)受監(jiān)控電路的電源與系統(tǒng)接地之間發(fā)生短路時，故障電流 Ishort1 直接從總線電壓流向系統(tǒng)接地，不通過分流電阻，電流監(jiān)控電路不會檢測到這種故障情況。低側(cè)電流檢測也無法檢測到受監(jiān)控電路的接地與系統(tǒng)接地之間的短路。
   
   圖 4. 低側(cè)電流檢測故障示例
2. 高側(cè)電流檢測的故障監(jiān)測優(yōu)勢
   高端電流檢測可以檢測分流電阻器下游發(fā)生的故障情況。當(dāng)出現(xiàn)故障時，故障電流通過分流電阻，電流測量電路可以檢測短路情況并觸發(fā)適當(dāng)?shù)募m正措施。
   
   圖 5. 高側(cè)電流檢測故障監(jiān)測