电流检测电路​

电流检测电路 ​ 电流检测电路的设计主要是为了测量、实时监测电路中电流的变化，常应用于电源管理、电池监控及过流检测等场景。

这里，介绍电流感应放大器芯片方案，来学习设计电流检测电路，电流感应放大器本质上是运放电路，是通过在电流路径中串联感测采样电阻两端的压降，经过电流感应放大器（运放电路）放大电阻的压降，然后单片机ADC采样，来测量得出电流值。

在测量电流时，电流检测技术分为高侧（边）检测和低侧（边）检测。将测量采样电阻放置在电源与负载之间的检测方法称为高侧检测，将测量采样电阻放置在负载与接地端之间的检测方法称为低侧检测。这两种用于检测负载中电流的方法，如图所示。

特性低侧电流检测高侧电流检测测量采样电阻位置负载与接地端之间电源与负载之间共模电压接近地接近电源电压接地环路问题较差无检测失败有无应用场景采样精度要求相对较低采样精度要求相对较高成本成本较低成本较高1 低侧电流检测 ​要求设计一个0～3A的低侧电流检测电路。

这里，我们以INA180电流感应放大芯片为例进行设计。

INA180参数信息：

供电电压：2.7V～5.5V共模电压范围（VCM）:-0.2V～+26V高带宽：350kHz增益选项： INA180A1（20V/V）； INA180A2（50V/V）； INA180A3（100V/V）； INA180A4（200V/V）； 这里我们假设单片机ADC采样电压范围为0～3.3V，取中间端1.65V作为参考电压，我们选取INA180A2（50V/V放大增益），经过芯片放大前最大的可采样电压为33mV，除以采样电阻最高输入的3A，算出串联的电流采样电阻为11mΩ，这里我们选用10mΩ的采样电阻，更加常用一些，便于购买使用。电流采样电阻的精度,将直接影响电流测量的准确性，高精度的电阻可以减少误差，提高电流测量精度准确，常选用±1%精度。

采样电阻两端的电压：VSENSE=VOUT/G

流过采样电阻的电流：I=VSENSE/RSENSE

所以，合并公式可得

被检测的电流：I=VOUT(ADC采集的电压值)/（G增益*RSENSE)=VOUT(ADC采集的电压值)/（50*10mΩ)

即单片机ADC采集出VOUT电压即可计算得出检测的电流。

2 高侧电流检测 ​ 电源VBUS输出控制选用PMOS WST4041型号，最高支持40V漏源电压（Vdss），6A连续漏极电流。电路的工作原理是INA180A2高侧检测R1采样电阻电流，R2电阻作用是使PMOS的栅极悬空出现不稳定现象引起漏电流，提高PMOS导通与关断的稳定性。默认VBUS_CTRL输入高电平，使三极管Q2导通，PMOS管Q1的G极被拉低，VGS大于阈值电压Vth，Q1打开导通，后级的负载正常工作；当单片机采样检测到的ADC_CURRENT电压计算出来流过采样电阻的电流超过预设的保护电流值时，VBUS_CTRL输入低电平，控制三极管Q2关闭截止，PMOS管Q1的G极被拉高，VGS小于阈值电压Vth，Q1关闭截止，后级负载断电，防止超过预设的电流进入后级，保护后级负载电路。