电流检测

电流检测的原理

根据欧姆定律，电流流经电阻器，在电阻器的两端将会产生压差。用这一电压值除以电阻值，即为通过电阻器的电流值。如果为获得较大的压差而增大电阻值，会有电阻器发热过大的问题。因此，要使用尽可能小的电阻值进行检测。压差过小时，需要使用放大电路来放大检测电压。

用于电流检测功能的电阻器的用途

电路中检测电流的用途可分为以下3种。

过电流检测

当电路出现故障和过载状态等导致电流超出正常范围时，需要停止电路操作以确保安全。在电流超过设定值时判定为异常并切断输出。

电流控制

通过DC-DC变频器等检测流经电抗器的锯齿波状电流的峰值，用于控制。另外，为了驱动三相电机旋转，需要正确控制电流的相位和时间。因此，需要检测流经各相的电流并反馈给控制电路。常用于EPS（电动助力转向）和空调等用途。

电流管理（蓄电池管理）

使用充电电池工作的设备，通过检测电池中流经的电流和电压，并控制最佳电路操作，从而把握剩余电量并可以长期使用。

用途	操作示例	使用例
过电流检测	由于电路故障等导致通过的电流过大时，停止电路操作以确保安全。	电源电路的过电流保护充电电池的过放电／过充电保护电机的过电流保护
电流控制	通过检测出电流并反馈给控制电路，从而对流经电路的电流值、时间、相位等进行控制。	DC-DC变频器逆变器电源交流电机的电流控制
电流管理	通过实时检测充电电池的充放电电流，把握充电电池的余量并优化电源电路操作。	笔记本电脑、手机等充电电池驱动设备的电流管理混合动力汽车充电电池的电流管理

用于电流检测的电阻器的种类

一般选择对应的电阻值，使电流流经时的压差为几十mV～几百mV。因此，选用几Ω以下的较小阻值电阻器用于电流检测。根据需要检测的电流值大小选择不同种类的电阻。检测几十A的大电流时需要选择几mΩ的极小电阻值，所以小阻值的金属板型和金属箔型低阻值电阻器比较常用。检测小电流时，选择几百mΩ～几Ω的较大电阻值进行检测，所以选用的是厚膜电阻。

用于电流检测的低阻值电阻器产品阵容

用于过电流检测用途，可使用金属膜型电阻器MF、MOSX。

检测大电流时的注意事项

检测大电流时，为了减少电阻造成的损耗，请选用数mΩ的低阻值电阻器。为了准确的检测电流值，请注意以下事项：

・电压端子的引出方法

・低阻值电阻器的电感（电流值的时间波动di/dt较大时）

电压端子的布局设计

为了检测电流流经电阻器时的压差，需要在电阻器两端引出电压端子。
电压端子引出图案，如下图（2）所示，推荐从电阻器的电极焊盘的内侧中心部引出。因为电路基板的铜箔图案有微小的阻值，所以要避免铜箔图案的微小阻值产生压差。
如下图（1）所示，如果从电极焊盘的旁边引出电压端子，检测的压差是低阻值电阻器和铜箔图案阻值之和的压差，就无法正确检测电流。

低阻值下的寄生电感影响

电阻器受寄生电感影响，阻值越小，频率越高，阻抗越大。尽管直流电不受影响，但对于含高频成分的锯齿波交流电，则无法进行准确检测。
如下图所示，流经交流电的电阻压差等于阻值对应的压差与电感值对应压差之和。所以在检测大电流时，尽量使用电感值小的低阻值电阻器。

用于电流检测的4端子型电阻器

用于检测电流的电阻器，有分别检测电压和电流的4端子型电阻器。如下图所示。
4端子的优点是具备电压检测端子，减小端子引出图案造成的误差，更加准确的检测电流值。
即使是2端子采样电阻，只要正确引出电压端子，也能准确检测电流。

4端子的缺点是构造上电压检测端子和电流检测端子间形成阻抗，和2端子构造的电阻相比较，阻值更大。所以流经相同电流的2端子电阻和4端子电阻相比，4端子消耗功率更大，电阻发热更多。
对于用于检测大电流的几mΩ电阻，受电压端子和电流端子间阻抗影响大，浪费的功率比例变大。另外，结构上寄生电感变大，不适合检测电流变化(di/dt)较大的电流。