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电池供电设备电流监控的三个要点
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2017-11-14
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目前，电流检测的阻值非常低，其主要用于测量流经其山的电流。通过该电阻的电流主要是通过电阻两端的电压反映出来，所以通过应用公式I=V/R该公式是由某著名学校的老师乔治-西蒙-欧姆提出的：即电阻上的电流与电压成正比。
上面简单的介绍就当作抛砖引玉了，本文的主题——电阻选择、高边或低边监测以及检测放大器的选择——都是以这个电气工程基本公式为基础的。
电流检测监控有助于提高一些系统的效率，减少损失。例如，许多手机实现了电流检测监控，提高电池寿命，同时提高可靠性。如果电流消耗太大，手机可以做出决定，降低CPU频率来减少电池负载以此延长电池寿命，同时防止手机过热来增加稳定性。甚至有手机应用程序可以访问电流检测并且对优化手机的性能做出决策。除了电流检测监控使用了一个电阻，另外两个不太常用的方法也使用了电阻。其一是使用霍尔效应传感器来测量产生通量场的电流。虽然这是非侵入性的，并且具有非插入损耗的优点。它相对来说有点贵，并且要求一个相对大的PCB基板。另一种方法，使用变压器测量感应的交流电流，也属于面积和成本密集型；并且同时只对交流电流有用。
本文将介绍使用一个电阻进行电流检测监控的三个基本方面：
1、选择一个低阻值精度采样电阻。如果说基板是基于“位置，位置，位置”，然而选择一个电阻就是基于“精度，精度，精度”原则。
2、选择一个检测放大器芯片。当感应到在小于1欧姆电阻，电压很小的变化也会产生一个很大的结果。检测放大器将电压变化放大，使无意义的事情变的更有意义。
3、检测电阻的“位置，位置，位置”。这个若检测参考电源，称为高边检测，或者如果连接地，又叫作低边检测。
精密电流传感应用程序不再是自制食物电路；制造商已经做了所有的研究和现代设计的大部分工作。
电阻选择
选择电阻值，精度和物理尺寸都取决于预期的电流测量值。电阻值越大，测量可能就越精确，但大的电阻值也会导致更大的电流损失。对于低功率电池驱动的设备，必须减少损失，电阻大约一毫米的长度值并且带有成百上千欧姆的电阻经常被使用。对于一个或更多的放大器的更高电流，电阻可以使用更大的阻值，这将得到更准确的测量与可接受的损失。
尽管电阻器通常认为是一个简单的二端设备，为准确测量当前的四端电阻比如Vishay WSK系列，在每个电阻的末端都使用了二端。这为二端提供了应用电路的电流路径，和另一对感测放大器的电压检测路径。这四端设置，也称为开尔文传感，确保在每个连接尽可能最小的阻力，确保感测放大器的测量电压就是电阻两端的的实际电压并且包括小电阻的组合连接。这将使得更加容易相互连接并且减少电阻温度系数造成的影响（TCR）。TCR是一个电阻随着温度的升高而阻值增加的效果。电源接到检测电阻上通常都会使电阻加热并且可能连接到100°C或者远远高于该温度的环境温度下。尽管检测电阻设计成具有非常低的TCR，但是有线或PCB布线连接起来组合的TCR可能使阻值增加5%到10%.开尔文传感通过改进传感系统温度的稳定性大大降低了TCR的影响。
WSK0612带1.0%误差的电阻可以处理一瓦特的电量并且在小型的DC/DC转换器和一些电池充电器中比较常见。WSK2512系列误差为0.5%的电阻主要应用于笔记本电源和仪器应用。Vishay WSK2512可以处理一瓦特并且误差可以精确到0.5%并且电阻可以从0.025Ω小到如0.0005Ω的都有。
图：Vishay WSK0612电流检测电阻和尺寸。
另一个检测电阻的重要标准就是随着温度改变的稳定性在Vishay WSLS和WSLP系列也突显出来。这些都是长寿电阻并且在工作温度范围内其阻值波动幅度低至0.25%，并且通常用于开关电源和线性电源以及功率放大器中作为电流检测电阻。
在处理非常低阻值低电阻过程中有一个不寻常的问题可能会碰到，那就是热EMF.热EMF是一个非常小的电压，占1000分之一伏特，这是存在导体中的温度微小差异引起的。热EMF的常规使用是建立一个热电偶，其中微电压和温度成正比；但是热EMF在我们的电流检测电阻中是不允许出现的，并且可能会导致不准确的读数。Vishay WSL和WSR电阻系列提供了许多性能优势，包括被专门设计来减少热EMF.图2绘制了Vishay WSL供电金属条状电阻和其两个竞争对手之间的一个比较图。该态势图表明WSL系列有一个低至3μv /°C的热EMF而竞争对手却高达±25μV/°C.
上面简单的介绍就当作抛砖引玉了，本文的主题——电阻选择、高边或低边监测以及检测放大器的选择——都是以这个电气工程基本公式为基础的。
电流检测监控有助于提高一些系统的效率，减少损失。例如，许多手机实现了电流检测监控，提高电池寿命，同时提高可靠性。如果电流消耗太大，手机可以做出决定，降低CPU频率来减少电池负载以此延长电池寿命，同时防止手机过热来增加稳定性。甚至有手机应用程序可以访问电流检测并且对优化手机的性能做出决策。除了电流检测监控使用了一个电阻，另外两个不太常用的方法也使用了电阻。其一是使用霍尔效应传感器来测量产生通量场的电流。虽然这是非侵入性的，并且具有非插入损耗的优点。它相对来说有点贵，并且要求一个相对大的PCB基板。另一种方法，使用变压器测量感应的交流电流，也属于面积和成本密集型；并且同时只对交流电流有用。
本文将介绍使用一个电阻进行电流检测监控的三个基本方面：
1、选择一个低阻值精度采样电阻。如果说基板是基于“位置，位置，位置”，然而选择一个电阻就是基于“精度，精度，精度”原则。
2、选择一个检测放大器芯片。当感应到在小于1欧姆电阻，电压很小的变化也会产生一个很大的结果。检测放大器将电压变化放大，使无意义的事情变的更有意义。
3、检测电阻的“位置，位置，位置”。这个若检测参考电源，称为高边检测，或者如果连接地，又叫作低边检测。
精密电流传感应用程序不再是自制食物电路；制造商已经做了所有的研究和现代设计的大部分工作。
电阻选择
选择电阻值，精度和物理尺寸都取决于预期的电流测量值。电阻值越大，测量可能就越精确，但大的电阻值也会导致更大的电流损失。对于低功率电池驱动的设备，必须减少损失，电阻大约一毫米的长度值并且带有成百上千欧姆的电阻经常被使用。对于一个或更多的放大器的更高电流，电阻可以使用更大的阻值，这将得到更准确的测量与可接受的损失。
尽管电阻器通常认为是一个简单的二端设备，为准确测量当前的四端电阻比如Vishay WSK系列，在每个电阻的末端都使用了二端。这为二端提供了应用电路的电流路径，和另一对感测放大器的电压检测路径。这四端设置，也称为开尔文传感，确保在每个连接尽可能最小的阻力，确保感测放大器的测量电压就是电阻两端的的实际电压并且包括小电阻的组合连接。这将使得更加容易相互连接并且减少电阻温度系数造成的影响（TCR）。TCR是一个电阻随着温度的升高而阻值增加的效果。电源接到检测电阻上通常都会使电阻加热并且可能连接到100°C或者远远高于该温度的环境温度下。尽管检测电阻设计成具有非常低的TCR，但是有线或PCB布线连接起来组合的TCR可能使阻值增加5%到10%.开尔文传感通过改进传感系统温度的稳定性大大降低了TCR的影响。
WSK0612带1.0%误差的电阻可以处理一瓦特的电量并且在小型的DC/DC转换器和一些电池充电器中比较常见。WSK2512系列误差为0.5%的电阻主要应用于笔记本电源和仪器应用。Vishay WSK2512可以处理一瓦特并且误差可以精确到0.5%并且电阻可以从0.025Ω小到如0.0005Ω的都有。
图：Vishay WSK0612电流检测电阻和尺寸。
另一个检测电阻的重要标准就是随着温度改变的稳定性在Vishay WSLS和WSLP系列也突显出来。这些都是长寿电阻并且在工作温度范围内其阻值波动幅度低至0.25%，并且通常用于开关电源和线性电源以及功率放大器中作为电流检测电阻。
在处理非常低阻值低电阻过程中有一个不寻常的问题可能会碰到，那就是热EMF.热EMF是一个非常小的电压，占1000分之一伏特，这是存在导体中的温度微小差异引起的。热EMF的常规使用是建立一个热电偶，其中微电压和温度成正比；但是热EMF在我们的电流检测电阻中是不允许出现的，并且可能会导致不准确的读数。Vishay WSL和WSR电阻系列提供了许多性能优势，包括被专门设计来减少热EMF.图2绘制了Vishay WSL供电金属条状电阻和其两个竞争对手之间的一个比较图。该态势图表明WSL系列有一个低至3μv /°C的热EMF而竞争对手却高达±25μV/°C.
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