一种替代性低功耗的电流检测解决方案

本应用笔记讨论了如何利用高效的电流感应霍尔传感器集成电路（IC）来节省功率和空间的一些进展。该文档介绍了带有检测电阻和放大器的常规电流检测，并切换到集成霍尔技术的使用。本文档还介绍了各种应用，包括智能电池电流检测和电机控制电流检测。

集成霍尔效应电流传感器技术的最新进展提供了一种替代性电流检测解决方案，该解决方案可降低功耗，实现大多数成本目标并在应用印刷电路板上占据更小的体积。

带有感应电阻和放大器的电流感应

常规的电流感测技术将感测电阻器与承载被测电流的导体串联。还需要一个放大器，以便当电流流过电阻时，产生的电压可用于测量输入电流。感测电阻器的值（通常在1至100mΩ之间）取决于要感测的最大目标电流。施加电流时，较小的感测电阻器值会产生较低的信号电压。

电阻放大器感测电路在承载施加电流的负载的低压侧（接地电位附近）或高压侧（电源电位附近）上实现为并联电路。高端电流感测允许检测到接地电位的短路情况，并且在很大程度上不受接地电位干扰的影响。当多个低端电流检测电阻并联连接（以降低功率损耗）时，接地电势扰动成为一个更大的问题，因为这会引起寄生接地环路。高端检测的缺点在于，取决于高端电压，放大器电路必须能够在高共模输入电压信号下工作，从而使设计更加复杂，解决方案也更加昂贵。

在感测电阻器实现中，测量精度在很大程度上受到感测电阻器的温度系数TC和放大器的输入失调误差VOSI的限制。较小值的感测电阻通常会导致精度性能下降，因为放大器的输入失调误差现在占放大器输入端所施加信号的较大百分比。使用较大值的检测电阻器虽然有助于提高输出精度，但会导致更高的功耗。结果，通常基于感测精度和功耗之间的设计折衷选择用于设计的感测电阻器值。

考虑到低端应用的典型电流检测电阻值约为20mΩ。对于30 A连续电流检测应用，电阻损耗引起的功耗为：

这种以热量耗散的功率需要使用通常更大，更昂贵的高功率电阻器，这些电阻器采用了特殊的热技术，例如散热器安装和用于散热的裸露金属焊盘。这种功耗也使解决方案的能源效率低下，这在便携式电子产品和环保设计中越来越重要。

集成霍尔技术改善了电流感应

应用PCB体积比较

感测电阻器技术的另一个缺点是，它们通常会导致应用PCB的体积损失，因为当将如此多的能量耗散为热量时，必须考虑热因素。图1比较了典型感测电阻器（TO-220）和运算放大器（SOT-23）解决方案所占的最小体积和PCB占位面积，以及基于集成霍尔效应的电流感测技术（QFN和SOIC）的PCB消耗。

编辑：hfy