在電路設(shè)計中電流測量應(yīng)用十分普遍，主要領(lǐng)域分為3大類：測量中，電表會用來進(jìn)行電流的測量；保護(hù)中，電流往往與功率形成直接的關(guān)系，如果電流過大代表系統(tǒng)中有短路情況出現(xiàn)而需要保護(hù)，因此用到電流測量；控制中，如馬達(dá)控制、電池充放電等都需要電流測量。

　　測量電流的方法一般分成直接式和非直接式兩種。直接式一般通過電阻進(jìn)行，根據(jù)歐姆定律電流的大小和電壓成正比，因此可以通過測量一個小電阻的電壓差得到所經(jīng)過電流的大小。非直接式測量一般通過監(jiān)控電流產(chǎn)生的磁場得到，由于電流周圍本身會產(chǎn)生磁場，電流的大小和磁場成正比，因此可以通過測量磁場的大小得到經(jīng)過電流的大小。直接式用于測量相對較小的電流以及電壓不高的情況，非直接式不帶有任何導(dǎo)電關(guān)系，因此可用于測量相對較大的電流以及相對較高的電壓。

　　非直接式電流測量

　　非直接式電流測量比較常用的是霍爾傳感器，通過霍爾現(xiàn)象測出電流的大小，輸出為模擬輸出；另外一種新的技術(shù)是利用vac傳感器，它是德國vacuumschmelze公司開發(fā)的較新的電流傳感器，與霍爾傳感器不同之處是ti與vac有一款專門的配套傳感器芯片drv401，其系統(tǒng)框圖如圖1所示，輸出電流通過drv401和積分濾波器產(chǎn)生一定的電流源作為反饋達(dá)到磁平衡，利用閉環(huán)控制保證整個鐵氧體不受飽和影響，從而保證輸出的精度能夠提高。

　　直接式電流測量

　　直接式電流測量手段分為兩類：模擬輸出和數(shù)字輸出。

　　模擬輸出直接電流測量

　　模擬輸出分為低壓（low side）和高壓（high side），數(shù)字輸出可分為隔離式和非隔離式。低壓是指用低壓電流傳感器進(jìn)行電流測量，高壓即用高壓電流傳感器進(jìn)行電流測量。

　　直接式電流測量用小電阻電流傳感器，這一電阻有較高精度與溫漂特性的要求。絕對值改變可以通過后面的簡單補(bǔ)償實現(xiàn)，但是溫度漂移卻不可以預(yù)測，因此補(bǔ)償相對比較困難。對于電流傳感器而言，溫漂特性是最主要的。如：1個電阻r=1mω，精度為±1%，tcr=±200ppm/℃，輸出電流i=33a，輸出功率p=1w。當(dāng)最大電流為45a時輸出功率為2w，這種情況下溫度會有所改變。假設(shè)溫度漂移是75℃，如果tcr=20ppm/℃，輸出精度改變?yōu)閠cr=（75℃）×（20ppm/℃）×（0.0001%/ppm）=0.15%；如果是普通電阻，溫漂特性達(dá)800ppm/℃，則有tcr=（75℃）×（800ppm/℃）×（0.0001%/ppm）=6%。根據(jù)系統(tǒng)精度要求不同，可以選擇不同溫漂特性的電流傳感器。

　　由于通過電阻之后輸出為電壓信號，該信號往往比較小，需用放大器放大。圖2中列出了幾個放大器的基本特性，假設(shè)使用opa350，其溫漂特性為±4。

　　如果以同樣的75℃溫漂加上本身的偏置電壓誤差，計算出800μv的誤差幅度，相比于45mv，其誤差為1.8%。

　　如果電阻本身20個ppm溫漂、誤差0.15%，放大器的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流傳感器的誤差，因此不能接收，如opa335和opa333誤差大幅度減小到0.02%和0.03%誤差范圍，相對而言，主要的誤差來源在于電阻而不是放大器，因此配套電路必須選擇本身誤差幅度小于傳感器的誤差幅度。如果選擇opa335，電阻本身的溫度誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于放大器本身的輸出誤差，從而可以保證系統(tǒng)精度能有所提高；如果選擇溫度性能更高的電阻，則可以保證電路能準(zhǔn)確放大輸出信號。

　　此外還有其它不同的誤差源，如焊點、pcb跡線、連接器等的寄生特性導(dǎo)致的誤差也會影響系統(tǒng)精度。使用差分輸入方式可以提高系統(tǒng)的整體精度，排除寄生特性對電路的影響。然而這種精度的提高必須要保證所用電阻的匹配，如果單純選擇分立器件很難保證電阻的匹配性，因此要把所有電阻集成到一個芯片中。如ina132集成了四個電阻，既保證了電阻之間的匹配性，又保證了溫漂特性一致。此外還可以選擇儀表放大器產(chǎn)品，直接把信號放大，如ina326。

　　以上討論了電流傳感器高壓和低壓的差別，即利用儀表放大器在低壓端測量電流，利用差分放大器內(nèi)在分壓的形式可以做高壓端的電流測量。

　　差分輸入中會用到共模電壓，其定義是正負(fù)輸入端加起來除以2。如果差分電路電流通過電阻流向地則整個共模電壓是正，反之如果電流從地流進(jìn)差分電路，則共模電壓為負(fù)。

　　ti公司用于電流測量的一些產(chǎn)品，可以看到不同的共模電壓范圍。表中列出了高端和低端最高最低電壓承受范圍，最高可達(dá)75v，如果是單電源供電ina326，則只能達(dá)到5v。

　　此外，ti公司具有ina168/9以及ina138/9產(chǎn)品，可以用外部電阻控制其增益。ina19x系列的共模范圍非常寬，使用較為方便，由于內(nèi)部帶有緩沖驅(qū)動能力，因此外部無需緩沖，但是ina19x系列增益是芯片內(nèi)部固定好的，如圖5所示。可以看到，在增益部分ina19x系列有20、50、100倍增益可供選擇。

　　還有一個較新的ina270和ina271產(chǎn)品系列，其基本結(jié)構(gòu)與ina19x系列類似，唯一的差別在于緩沖輸出在芯片外，用戶可以通過在中間加以濾波以減小噪聲輸出。

　　然而，為了