电流检测电阻器是使用最广泛的方法之一

尽管有几种方法可以检测从电池等电源或流向电动机等负载的电流，但电流检测电阻器是使用最广泛的方法之一。造成这种情况的原因有很多：合理的成本，与电路其余部分的电气兼容性以及简化缩放和调整感测装置的简便性。

基本原理很简单，并且基于欧姆定律：插入与电流串联的已知值的电阻器，测量该电阻器两端的电压，并进行简单的I = V / R评估，这可以通过全模拟来完成电路或通过计算。这通常被称为分流电阻器，但这有点用词不当，因为该电阻器不会“分流”任何东西。

第一个问题是：检测电阻器应插入电源或负载的高端还是低端?由于各种原因，它几乎总是放在高端。在低端配置(图1)中，电阻器的一个端子连接到电路公共端(通常也称为“接地”，尽管在许多情况下这也是错误的称呼)。

1.低端检测将电阻放置在负载和公共端(地)之间。它简化了电压读取模拟前端的接口，但带来了负载完整性和环路稳定性的问题。

虽然这使得检测电阻器电压更加容易，但这也意味着负载不再接地，这会导致系统稳定性和性能问题。它也不能用于非接地负载，例如H桥驱动器配置中的电动机。

替代方法是在两端都未接地的高侧插入电阻器(图2)。结果，电阻器上的电压感应电路不能成为简单的接地放大器。相反，它必须是差分或仪表放大器，并且许多IC可用于此功能。

2.高端感测是更常用的方法，尽管它带来了差分感测，处理共模电压以及可能需要隔离的新问题。

该放大器的共模电压(CMV)额定值必须大于电阻上的共模电压。在某些特殊情况下，或者电阻器的CMV高(通常大于50至60 V)时，从技术上考虑是谨慎的，甚至要求在电阻器与电路的其余部分之间使用电流隔离以保持信号完整性和可靠性。确保用户安全。可以通过磁性，光学或电容技术来实现这种隔离。同样，这些都是易于使用的组件。

电阻要点

一旦确定了高端/低端，并确定了电阻器接口电路，设计人员就必须专注于电阻器本身。尽管从概念上讲它是一个简单的组件(经常听到“它只是一个电阻”)，但必须解决几个关键问题：

什么是“最佳”电阻器欧姆值?

电阻器的最终耗散量以及所需的额定功率是多少?

所选电阻的电阻温度系数(TCR或tempco)是多少，它如何影响电阻值并因此影响读数精度?TCR通常以ppm /°C表示，或每度每初始电阻的欧姆变化。

接口电路将如何物理连接到该电阻器以保持读取精度?感测电阻器和导线之间的焊料或其他接头将具有其自己的TCR和漂移，与读数相比，这可能很重要。

电阻的大小是一个折衷的决定。一方面，电阻值应更大，以使电阻两端的压降也很大，从而具有更宽的动态范围和更高的SNR。另一方面，较大的电阻器及其相关的压降将降低负载可用的电压，通过I2R损耗浪费功率，并产生有害的自热。

对于这种折衷方法，没有一个唯一的最佳答案，但是大多数设计都将电阻器的大小定为最大电流下的压降为100 mV，这在许多情况下似乎是一个很好的折衷方案。结果，电阻器通常小于1Ω，甚至可能更小，可降至毫欧甚至亚毫欧范围。

一旦设置了电阻值，相关的功耗和自热温度就会上升，并且可以计算出与温度相关的漂移。当然，所选电阻器的额定功率必须与功耗相称，并且温度系数必须足够低，从而相关的漂移不会影响超出可接受极限的读数精度。

温度系数和漂移通常是关键的感测电阻参数。例如，一个50的电阻Ω精密电阻与刚20ppm的相当小的TCR /℃不会改变超过0.000020Ω每欧姆每摄氏度变化。相反，纯铜的TCR约为4000 ppm / ppm /°C;标准电阻器的TCR约为数百ppm /°C。超稳定电阻的TCR可以提供低至数十个ppm /°C的电阻。

另一个因素是电阻器的电感特性。如果检测到的电流是直流或低频，则可能没有关系。但是，电流的频率增加到几十千赫兹甚至更高。电阻器的自感会影响整个电路的动力学和性能。因此，电流感应电阻器的样式从电感性绕线设计到电感非常低的特殊薄膜设计不等。

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