对比6种电流测量方法的优缺点.doc

对比6种电流测量方法的优缺点电流检测被用来执行两个基本的电路功能。首先，是测量多大电流在电路中流动，这个信息可以用于DC/DC电源中的电源管理，来判定基本的外围负载，来实现节能。第二个功能是当电流过大或出现故障时，做出判断。如果电流超过了安全限值，满足软件或硬件互锁条件，就会发出一个信号，把设备关掉，比如电机堵转或电池中发生短路的情况。因此有必要选择一种能承受故障过程中极端条件的鲁棒性设计的技术。采用适当的元器件来执行测量功能，不但能获得准确的电压信号，还能防止损坏印制电路板。测量方法有各种不同的测量方法能产生提示多大或过大的信号，如下：电阻式（直接）检流电阻。磁（间接）电流互感器；罗氏线圈；霍尔效应器件。晶体管（直接）RDS（ON）；比率式。每种方法都有其优点，是有效的或可接受的电流测量方法，但也各有利弊，这一点对应用的可靠性至关重要。这些测量方法可分为两类：直接的，或间接的。直接方法的意思是直接连到被测电路里，测量元件会受到线电压的影响，间接方法的测量元件与线电压是隔离的，在产品的安全性有要求时有必要采用间接方法。电阻式检流电阻用电阻测量电流是一种直接方法，优点是简单，线性度好。检流电阻与被测电流放在一个电路里，流经电阻的电流会使一小部分电能转化为热。这个能量转换过程产生了电压信号。除了简单易用和线性度好的特点，检流电阻的性价比也很好，温度系数（TCR）稳定，可以达到100 ppm/以下或0.01%/，不会受潜在的雪崩倍增或热失控的影响。还有，低阻（小于1m）的金属合金检流电阻的抗浪涌能力非常好，在出现短路和过流情况时，能实现可靠的保护。磁电流互感器电流互感器（图1）有三个突出优点：与线电压隔离，无损测量电流，大信号电压能很好地抵御噪声。这种间接测量电流的方法要求用到变化的电流，例如交流电，瞬变电流或开关式直流电，来产生一个磁耦合到次级绕组里的变化磁场。次级测量电压可以根据在初级和次级绕组间的匝数比实现缩放。这种测量方法被认为是无损的，因为电路电流通过铜绕组时的电阻损耗非常小。但是，如图2所示，由于负载电阻、芯损，以及初级和次级直流电阻的存在，互感器的损耗会导致失去一小部分能量。图1，理想的电流互感器电路图2，电流互感器损耗的组成