代码收藏家技术教程 2023-08-20

低端与高端直流电流采样电路补充说明详解

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前言

前文有朋友在boost同步整流电路下评论关于电流检测部分的疑惑，这里做一个详细的说明。检测直流电流可分为两种检测方式，一种是低端检测，另外一种高端检测。两者的区别在于，低端检测的其中一端必须接入到地，具体的连接方式是：电源正极到负载到采样电阻最后到电源负极，局限性在于一端必须接地，不能应用在电路的任意一处。高端电流检测却可以摒弃这个缺点，不需要共地，只需要将电流流过电阻即可，在网上搜集过资料，说高端电流检测需要接入到电源的正极，我在使用过程中也曾接入过非电源正极处，但是没出现过太多的问题，这里有懂的小伙伴可以在评论区下方留言。

回到正题，低端检测还有一个显著的特点就是电路简单，对运放的要求不高，但是容易对地信号产生影响。高端电流检测电路较为复杂，芯片成本较高，但是却可以规避掉这个缺点。至于到底是用高端还是低端电流检测，大家可以根据自己的实际情况进行使用，博主对这两种电路进行分享，都是经过实际验证过可行的，若需要改变采样电流的大小，请根据博主的方法进行适当修改就行，特此提醒，所有的电阻尽量选择0.1%高精度的电阻，低温漂的那种，不贵但是有助于电路采样的平稳。

一、低端电流检测

那么如下图所示，IC_IN+是负载的负极。也就是说，当我们检测直流电流的时候，电源流经负载后会产生一定的电流，这个电流流经负载最后经过采样电阻到地，这是·电流的走向。负载的负极并不直接接地，而是流经采样电阻以后才接地。

R1作为采样电阻，这个采样电阻的阻值根据你自身的需求而定，在这里博主选用的是10mΩ的康铜丝（或者你用贴片采样电阻也同样可以），R2,R3,C1组成了RCR滤波电路，主要是滤除干扰，可以去除也可以加上。U1是INA213运放芯片，那么这个芯片的作用是，使得45号引脚的电压放大50倍左右，即图中IN+和IN-之间的电压。输出引脚为6号引脚，6号引脚后接了一个运放做跟随器用，用来降低阻抗的。这个运放我个人的习惯使用MCP6022，性能不错，也可以根据自己的使用习惯更换。R4和C2组成RC滤波器，也是用来滤除电路中的一些干扰。D1是用来保护单片机的，具体就是如果出现负压，低于GND的1N4148的导通电压后，1N4148导通，这样输出就会被拉到地，因此不会烧坏单片机。

整体的计算流程是，假设有1A的电流流经10mΩ的采样电阻，那么会产生10mV的电压，这个电压送到采样芯片INA213的45引脚口后放大50倍变成了500mV的电压，500mV的电压送入单片机内部采集，那么就有一个对照关系，就是500mV=1A。单片机最高采集到3.3V的电压，那么这个电路理论上最高就可以采集6.6A的电流。修改也很简单，只用换采样电阻。采样电阻=20mΩ的时候电流和电压是对应的，1A电流对应的检测1V电压。缩小采样电阻的大小或者放大，倍数即为关系。