第 1 部分 - 电流检测电阻器
电流测量的基础知识
电流是用于评估、控制和诊断电子系统工作有效性的最常见参数之一。由于电流测量是一种非常常见的测量方式，因此如果设计师忽视了精确电流测量的细微差别，往往会遇到麻烦。
用于检测电流的最常见传感元件是置于电流路径中的低阻值精密电阻器。该电阻通常称为分流器，会在两端产生一个与通过它的电流成比例的电压。由于分流电阻器不应该显著影响电流，所以它通常非常小，阻值为毫欧级或不到一毫欧 (mΩ)。分流电阻器两端产生的电压因此也非常小，在被 ADC 转换之前通常需要放大。
结合这些因素，针对电流监控的常用信号链配置会涉及到一个用于放大分流电阻器两端电压的模拟前端、一个将放大的电压转换为数字表示的 ADC，以及一个系统控制器（图 1）
图 1：测量电流的最简单方法是使用分流电阻器（最左侧），电阻器上产生的电压与流经它的电流成正例。为了使用完整的 ADC 测量范围，模拟前端 (AFE) 会放大分流电阻器两端的低电压。（图片来源：Texas Instruments）
AFE 通常使用运算放大器或专用电流检测放大器实现，将分流电阻器两端产生的小差分电压转换为更大的输出电压，以便使用完整的 ADC 测量范围。ADC 可以是独立器件，也可以是微控制器或片上系统 (SoC) 内的片载模块，可对电压信号进行数字化处理，并将结果信息提供给控制处理器。系统控制器使用电流的数字化测量结果来优化系统性能或实现安全协议，以防止在电流超过预设限值时损坏系统。
在将电流转换为电压的链路中，电阻器作为传感器元件，其任何物理特性（电阻、容差、功率容量、热系数和热电势）都会影响精度。因此，选择合适的分流电阻器对于优化电流测量至关重要。
分流电阻器两端产生的分流电阻值和相应电压会扰乱系统。例如，电阻太大的分流电阻器可降低用于驱动负载的电压，并导致不必要的损耗。
举个例子，当测量电机绕组的电流时，降低的电压会减少电机可用的电能，从而影响其能效和/或扭矩。此外，流经分流电阻器的大电流（数十或数百安培）将导致电阻器消耗大量电能，散发废热，使得测量精度和效率降低。出于以上原因，分流电阻器应尽可能小。
挑选用于测量电流的分流电阻器
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