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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，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，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，單片機讀取Vout電壓即可反算出通過負載的電流大小。

圖2 低側采樣

    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算放大器放大倍數(shù)來選擇，盡量在單片機電壓允許范圍內選擇更大的阻值，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)的運算放大器，而運算放大器存在輸入失調電壓，放大倍數(shù)過大會將此失調電壓也放大，影響最終結果

    3. 兩種方式的優(yōu)缺點

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

        但是低側方案也有自己的缺點，它可能導致接地環(huán)路問題，如下圖3所示，被監(jiān)測負載的負端在GND的基礎上疊加了Rs的壓降，而其他負載的負端接GND，兩者不共地，同時，當被監(jiān)測負載在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)測不到負載短路情況。而高側方式不存在這種問題，因此需要權衡后選擇方案。       

圖3 低側采樣電流路徑