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一、電阻式電流采樣方式介紹

    1. 基本電流采樣方案

        常見的電阻式電流采樣方案如下圖1和圖2。

        ※ 圖1將一個采樣電阻Rs串聯(lián)在電流通路中，采樣電阻靠近電源VCC側(cè)，電流I流過采樣電阻會產(chǎn)生壓差，用電流采樣放大器放大放大A倍后得到一個電壓Vout，Vout=I*Rs*A，MCU的ADC讀取這個電壓Vout，用Vout就可以反算出流過通路的電流大小。

圖1 高側(cè)采樣

        ※ 圖2也是將一個采樣電阻Rs串聯(lián)在電流通路中，但采樣電阻靠近電源GND側(cè)，由于電阻Rs一端接地此種方式不需要讀電阻兩端的電壓，只需要讀電阻Rs上端電壓，因此只需要普通的放大器用同向放大電路就可以完成。Vout=I*Rs*R2/R4，單片機(jī)讀取Vout電壓即可反算出通過負(fù)載的電流大小。

圖2 低側(cè)采樣

    2. 電流采樣電阻（分流電阻）

        采樣電阻阻值從毫歐級到歐姆級都有，需要根據(jù)所采集電流大小和運(yùn)算放大器放大倍數(shù)來選擇，盡量在單片機(jī)電壓允許范圍內(nèi)選擇更大的阻值，因為越小的電阻受PCB布局或者外來信號干擾的可能性越大。

        舉例：單片機(jī)讀取電壓范圍為0~3V，我們采集的電流為1A，我們有以下選擇方案：

        如表格所示，3Ω、300mΩ、30mΩ電阻均可滿足要求，但是選哪個更好呢？我們看功率欄，3Ω電阻在1A電流下消耗功率高達(dá)3W，一般的2512封裝的電阻只有1W，而更大封裝的電阻雖然能滿足要求，但體積巨大，因此3Ω顯然不適合，相比來說0.3W功率的300mΩ的更合適。

        那30mΩ的為何不選呢？電阻過小，電阻兩端焊盤的焊錫量都會影響最終的采集精度，因此在滿足封裝及熱設(shè)計的情況下盡量選擇更高阻值的電流采樣電阻。此外，選擇更小的阻值意味著需要更大放大倍數(shù)的運(yùn)算放大器，而運(yùn)算放大器存在輸入失調(diào)電壓，放大倍數(shù)過大會將此失調(diào)電壓也放大，影響最終結(jié)果

    3. 兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)

        兩種方式主要不同是共模輸入電壓不同，高側(cè)方式共模輸入電壓接近電源電壓，因此其非常高，假設(shè)負(fù)載供電是12V，而運(yùn)算放大器是3.3V供電，那就需要專門的共模輸入電壓高于12V的電流感應(yīng)放大器。而低側(cè)方案其共模輸入電壓接近GND，所以其共模輸入電壓較低，選擇普通運(yùn)放即可。

        但是低側(cè)方案也有自己的缺點(diǎn)，它可能導(dǎo)致接地環(huán)路問題，如下圖3所示，被監(jiān)測負(fù)載的負(fù)端在GND的基礎(chǔ)上疊加了Rs的壓降，而其他負(fù)載的負(fù)端接GND，兩者不共地，同時，當(dāng)被監(jiān)測負(fù)載在PCB上直接與GND短路時，電流不經(jīng)過通路1和2而是直接通過電流通路3，此時系統(tǒng)監(jiān)測不到負(fù)載短路情況。而高側(cè)方式不存在這種問題，因此需要權(quán)衡后選擇方案。       

圖3 低側(cè)采樣電流路徑