电流测量主要有直接测量和间接测量两种
1.直接测量
根据欧姆定律,电流通过一个已知阻值的电流检测电阻,通过测量电流检测电阻的电压来精确计算电流值。
这种方式经济、准确、有效,理论上具有无限的带宽。然而,对于大电流的情况,电流检测电阻发热严重。这意味着当电流很小的情况和电流很大的情况,受到电阻温度系数影响,会有较大误差。因此,需要超低的温度漂移的电流检测电阻。
电动势(EMF),即两个不同的导电体或半导体之间的温差会在两者之间产生电位差。热容量的任何差异,例如传感器阴极连接到更大的铜质量(接地层),都会在温度分布中产生不匹配,从而导致由热电动势效应引起的测量误差。
因此,必须注意电流检测器的连接和所产生热量的分配。
2.间接测量
通电导线周围会产生磁场,电流传感器可以通过检测磁场,来得知电流的大小。从而实现间接测量。
Digi-Key电流传感器主要有下面几种类型:
开环霍尔传感器 vs 闭环霍尔传感器vs磁通门
霍尔传感器是由一个高磁导率磁环构成,被测电流线通过该磁环。闭环霍尔传感器在磁环周围多了一组线圈,通过测量补偿电流,提高了线性度,没有磁芯磁滞现象,从而具有更好的温度漂移和更高的精度。但额外的补偿电路使传感器更昂贵,带宽上有时也会有限制。
磁通门,是一个复杂的开环或闭环系统,通过监测饱和磁芯的磁通变化来测量电流。它提供了良好的温度稳定性和精度,但是价格更贵。
总结:
直接测量和间接测量各有优缺点。一般来说,直接测量一般更加精确也更加经济。间接测量不需要接入电路,因此对电路没有额外的损耗,特别是对于大电流的测量,有很好的应用。
直接电流检测方式,使用过普通的采样电阻,也使用过金属的分流电阻。具有成本低,高精度,宽带宽的优势,但是也有发热厉害的缺点,在PCB布局上也需注意,需要远离电路板的热源,布线尽量短而粗,两端线需等长处理等;
间接测量使用过霍尔芯片CC6900,省略了外部采样电阻,检测电流范围宽,有5A、10A可选择,而且抗干扰能力强,但相应的成本会比较高,精度可能也有所欠缺。
各有各的优势,各有各的缺点,具体选择还需要看使用场景。
小电流测量也能用间接测量吗?间接测量最小电流建议是多少?
是的, Digi-Key电流传感器 产品选择页面有对应的参数可以选择,您要检测小电流,您可以选择“电流-检测”选项里电流范围小的。“灵敏度”选项里灵敏度高的。
通过此文学习到了电流测量的两种方式,很感谢作者的分享! 因为平时都没有设计过需要电流检测的项目,所以对这方面的知识很少关注,不知道这两种测量方式都有哪些应用案例? 能不能展开说一下? 这样以后遇到了也能第一时间想到这种用法。或者说这两种测量方式只能用在测量设备的方案上? 还有对于这温度引起的误差过程还有更详细点的介绍吗? 感觉这温度很重要, 这会影响到我们对使用哪种测量方式的选择。
典型应用场景:只要需要电流测量的应用都可能会被用到,比如电池管理系统(BMS), 消费类电子等。
关于温度, 比如 分流电阻(Shunt Resistor),可以关注温度系数这个参数。例如,50 ppm/°C 的电阻,在温度升高 50°C 时,阻值变化约 0.25%,电流计算会直接产生同等比例误差。
直接测量法首先需要高精度电阻,其次电阻温度漂移要很小,另外超小电流和超大电流应该要分开,不然无法保证准确性。间接法类似于CT,一样要求准确度。
在里面还有一个安全性的问题,非接触方式对于有危险的线路是比较安全的,甚至不需要破坏或中断原有线路。这对于现有设备的改造是比较友好的。如果为了监视某个线路的电流还需要断开线路,串联上去一个东西再接好,有些场合根本无法接受。