電流檢測被用來執(zhí)行兩個(gè)基本的電路功能。首先,是測量“多大”電流在電路中流動(dòng),這個(gè)信息可以用于DC/DC電源中的電源管理,來判定基本的外圍負(fù)載,來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。第二個(gè)功能是當(dāng)電流“過大”或出現(xiàn)故障時(shí),做出判斷。如果電流超過了安全限值,滿足軟件或硬件互鎖條件,就會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào),把設(shè)備關(guān)掉,比如電機(jī)堵轉(zhuǎn)或電池中發(fā)生短路的情況。因此有必要選擇一種能承受故障過程中極端條件的魯棒性設(shè)計(jì)的技術(shù)。采用適當(dāng)?shù)脑骷韴?zhí)行測量功能,不但能獲得準(zhǔn)確的電壓信號(hào),還能防止損壞印制電路板。
測量方法
有各種不同的測量方法能產(chǎn)生提示“多大”或“過大”的信號(hào),如下:
電阻式(直接)
檢流電阻。
磁(間接)
電流互感器;
羅氏線圈;
霍爾效應(yīng)器件。
晶體管(直接)
RDS(ON);
比率式。
每種方法都有其優(yōu)點(diǎn),是有效的或可接受的電流測量方法,但也各有利弊,這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)用的可靠性至關(guān)重要。這些測量方法可分為兩類:直接的,或間接的。直接方法的意思是直接連到被測電路里,測量元件會(huì)受到線電壓的影響,間接方法的測量元件與線電壓是隔離的,在產(chǎn)品的安全性有要求時(shí)有必要采用間接方法。
電阻式
檢流電阻
用電阻測量電流是一種直接方法,優(yōu)點(diǎn)是簡單,線性度好。檢流電阻與被測電流放在一個(gè)電路里,流經(jīng)電阻的電流會(huì)使一小部分電能轉(zhuǎn)化為熱。這個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生了電壓信號(hào)。除了簡單易用和線性度好的特點(diǎn),檢流電阻的性價(jià)比也很好,溫度系數(shù)(TCR)穩(wěn)定,可以達(dá)到100 ppm/℃以下或0.01%/℃,不會(huì)受潛在的雪崩倍增或熱失控的影響。還有,低阻(小于1mΩ)的金屬合金檢流電阻的抗浪涌能力非常好,在出現(xiàn)短路和過流情況時(shí),能實(shí)現(xiàn)可靠的保護(hù)。
磁
電流互感器
電流互感器(圖1)有三個(gè)突出優(yōu)點(diǎn):與線電壓隔離,無損測量電流,大信號(hào)電壓能很好地抵御噪聲。這種間接測量電流的方法要求用到變化的電流,例如交流電,瞬變電流或開關(guān)式直流電,來產(chǎn)生一個(gè)磁耦合到次級(jí)繞組里的變化磁場。次級(jí)測量電壓可以根據(jù)在初級(jí)和次級(jí)繞組間的匝數(shù)比實(shí)現(xiàn)縮放。這種測量方法被認(rèn)為是“無損的”,因?yàn)殡娐冯娏魍ㄟ^銅繞組時(shí)的電阻損耗非常小。但是,如圖2所示,由于負(fù)載電阻、芯損,以及初級(jí)和次級(jí)直流電阻的存在,互感器的損耗會(huì)導(dǎo)致失去一小部分能量。