對於大部分應用，都是通過感測電阻兩端的壓降測量電流。測量電流時，通常會將電阻放在電路中的兩個位置。第乙個位置是放在電源與負載之間。這種測量方法稱為高側感測。通常放置感測電阻的第二個位置是放在負載和接地端之間。這種電流感測方法稱為低側電流感測。這兩種用於感測負載中電流的方法如圖圖 1 所示。
兩種測量方法各有利弊。低側電流測量的優點之一是共模電壓，即測量輸入端的平均電壓接近於零。這樣更便於設計應用電路，也便於選擇適合這種測量的器件。由於電流感測電路測得的電壓接近於地，因此在處理非常高的電壓時、或者在電源電壓可能 易於出現尖峰或浪湧的應用中， 優先選擇這種方法測量電流。由於低側電流感測能夠抗高壓尖峰干擾，並能監測高壓系統中的電流，因此廣泛應用於很多汽車、工業和電信 應用中。低側電流感測的主要缺點是採用電源接地端和負載 / 系統接地端時，感測電阻兩端的壓降會有所不同。如果其他電路以電源接地端為基準，可能會出現問題。為最大限度地避免此問題，存在互動的所有電路均應以同一接地端為基準。降低電流感測電阻值有助於盡量減小接地漂移。
設計電路或選擇用於電流測量的器件時，低側電流感測是最簡單的方法。由於輸入端的共模電壓低，因此可使用差分放大器拓撲。圖 2 給出了採用運算放大器(運放)的經典差分放大器拓撲。
使用運放進行電流感測時，要確保運算正確，需要滿足多項效能要求。首先，通過訊號電源工作時，運算放大器需要支援對地的共模輸入電壓。由於差分放大器通常會提高差分輸入訊號的增益，因此務必擺動到運放的軌規範範圍內，以確保訊號正常傳遞到輸出端。由於上述原因，通常會優先使用軌到軌輸入和輸出運算放大器進行電流感測。由於在差分放大器配置中並未指定運算放大器，因此難以判斷在實際應用中會達到何種效能。如果在運放周圍增加電阻，建立電流感測電路，則轉換率、頻寬、輸入電流、共模抑制以及漂移等引數效能都會下降。引數效能下降程度將取決於放大器的閉環增益以及增益設定電阻的值。採用分立解決方案時，需要考慮圖 2 中 r1 和 r2 的匹配和容差，因為這些元件的變化將直接影響電路的增益誤差。
採用分立電流感測放大器時要考慮的另一因素是 pcb 布局。需要將 r1 和 r2 放在盡可能靠近運算放大器和電流感測電阻的位置。將這些元件放在靠近運放的位置後，運算放大器同相輸入端出現雜訊拾取的可能性會降低。由於很多電流感測放大器都與 dc/dc轉換器配合使用，因此需要仔細考慮整個電流感測電路的放置位置，以免 dc/dc 電源發出輻射雜訊。差分放大器增益可通過圖 2 所示的等式進行計算。但增益增大或減小都會影響解決方案的穩定性和頻寬。如果應用中存在容性負載，需要特別考慮運放的 穩定性，以免 出現振盪或嚴重的輸出振鈴現象。
若要克服分立實現方案的缺陷，一種有效方式是採用圖 3 中所示的電流感測放大器。
電流感測放大器整合了增益設定電阻，從而可減少分立實現方案存在的諸多布局問題。內部電阻設計用於減少不匹配情況，從而可優化增益誤差規範。電流感測放大器經過預先配置，可滿足多種不同的增益要求。例如，ina199 的增益可為 50、100 和 200v/v。頻寬和容性負載穩定性使用資料表中指定的最大容性負載針對各個增益設定進行了優化。整合增益設定電阻可降低雜訊靈敏度、減小 pcb 占用面積，並可簡化布局。整合這些電阻並不一定意味著會增大封裝尺寸。ina199 可採用 2 mm x 1.25 mm sc70 6 引線封裝和 1.8 mm x1.4 mm 超薄四方扁平無引線 (uqfn) 封裝。
ina199 的電流測量精度要高於成本效益高的分立運放設計可達到的精度。該器件 在 -40°c 至 105°c 溫度範圍內的最大增益誤差為 1.5%。ina199 的偏移小於 150μv，漂移低於 0.5 μv/°c。
ina199 還 具有 ref 引腳。施加到 ref 引腳上的電壓會增大輸出端電壓。如果下游器件需要轉換電流訊號電平，可使用該引腳。
備選器件建議
對於對效能要求較高的應用， ina210-215 系列器件具有較低的偏移(最大 35μv)和增益誤差(最大 1%)。如果需要使用數字介面實現高精度電流監測，ina226 具有 最大 10 μv 的偏移以及 0.1% 的增益誤差。如果需要小型數字電流監測，可選擇採用小型 1.68 mm x 1.43mm 封裝的 ina231，它非常適合可攜式應用或空間受限的其他 應用。如果需要通過引腳可繫結的增益設定進行電壓輸出電流監測，可採用 ina225。
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