測量流過檢測電阻的電流似乎很容易。放大電壓，用ADC讀取，現在您知道電流是多少了。但是，如果檢測電阻本身位于與系統地非常不同的電壓下，則會變得更加困難。典型的解決方案在模擬域或數字域中橋接了電壓差。但這里有一種不同的方法 - 無線。

模擬電流檢測IC是緊湊型解決方案，但它們可以承受的電壓差受到半導體工藝的限制。很難找到額定電壓超過 100V 的器件。如果檢測電阻共模電壓快速變化或擺動高于和低于系統地電位，這些電路通常會失去精度。

數字隔離技術（磁性或光學）體積更大，但工作時不會降低精度，通常可以承受數千伏的電壓。這些電路需要一個隔離電源，但有時可以集成在隔離器組件中。如果檢測電阻與主系統在物理上是分開的，則可能還需要鋪設長電線或電纜。

無線電流檢測電路克服了許多這些限制。通過允許整個電路隨檢測電阻的共模浮動，并通過無線方式傳輸測量數據，完全沒有電壓限制。檢測電阻可以位于任何地方，無需鋪設電纜。如果電路的功耗非常低，那么您甚至不需要隔離電源，而是可以使用小電池運行多年。

設計概述

電流檢測電路基于 LTC2063 斬波穩定型運放，以放大一個檢測電阻器兩端的壓降。微功耗SAR ADC AD7988對數值進行數字化，并通過SPI接口報告結果。LTP5901-IPM 是一種無線電模塊，它不僅包含無線電，還包含自動形成基于 IP 的網狀網絡所需的網絡固件。此外，LTP5901-IPM 還具有一個內置微處理器，用于讀取 AD7988 ADC SPI 端口。LTC?3335 是一款低功率 DC/DC 電源，其可將電池電壓轉換為一個恒定輸出電壓。LTC3335 還包括一個庫侖計數器，用于報告從電池抽取的累積電荷。

信號鏈

LTC?2063 是一款超低功率、斬波穩定型運放。該器件的最大電源電流為 2μA，特別適合于電池供電應用。由于失調電壓小于10μV，因此甚至可以測量非常小的壓降，而不會降低精度。圖 2 示出了 LTC2063 配置為在一個 10mΩ 檢測電阻器上對電壓進行增益和電平轉換。選擇增益時，檢測電阻處的±10mV滿量程（對應于±1A電流）映射到輸出端的近滿量程范圍，以1.5V為中心。該放大信號被饋入16位SAR ADC。選擇AD7988是因為其極低的待機電流和良好的直流精度。在低采樣速率下，ADC 在兩次轉換之間自動關斷，在 10ksps 時平均電流消耗僅為 1μA。LT6656 對放大器、電平轉換電阻器和 ADC 的基準輸入進行偏置。LT6656 電壓基準的消耗小于 1μA，并能以低壓差驅動高達 5mA 的負載，因而即使在由 3.3V 系統電源供電時，也可輕松輸出一個精準的 3V 電壓。

該信號鏈中有三個大致相等的失調誤差源，相對于±0mV滿量程輸入，總共貢獻約5.10%。它們是LTC2063和AD7988的失調電壓，以及電平轉換電阻中的失配（建議使用0.1%電阻）。單點校準步驟可以在很大程度上消除這種偏移。增益誤差通常由可用檢測電阻器的不準確性決定，其精度往往低于 LT0 基準電壓基準的 05.10%、6656ppm/°C 規格。

電源管理

LTC?3335 是一款具有集成庫侖計數器的毫微功率降壓-升壓型轉換器。該器件配置為從 3.3V 至 1.8V 的輸入電源提供穩定的 5.5V 輸出。這允許電路由例如兩個堿性原電池供電。對于占空比無線應用，負載電流很容易在 1μA 至 20mA 范圍內變化，具體取決于無線電是處于活動模式還是睡眠模式。LTC3335 在無負載條件下的靜態電流僅為 680nA，當無線電和信號鏈處于休眠模式時，這使整個電路保持非常低的功率。盡管如此，LTC3335 仍可輸出高達 50mA 的電流，從而在無線電發送 / 接收期間以及為各種信號鏈電路輕松提供足夠的功率。

LTC3335 還具有一個方便的內置庫侖計數器功能。切換時，它會跟蹤從電池中吸取的總電量。可以使用 I 讀取此信息2C接口，然后可以用作何時可能更換電池的預測因子。

無線網絡

LTP5901-IPM 是一款完整的無線無線電模塊，其中包括無線電收發器、嵌入式微處理器和 SmartMesh IP 網絡軟件。LTP5901-IPM 在此應用中執行兩種功能：無線網絡和內務管理微處理器。當多個 SmartMesh IP 微塵在網絡管理器附近通電時，這些微塵會自動相互識別并形成無線網狀網絡。整個網絡自動進行時間同步，這意味著每個無線電僅在非常短的特定時間間隔內通電。因此，每個節點不僅可以用作傳感器信息源，還可以用作路由節點，將數據從其他節點中繼到管理器。這創建了一個高度可靠、低功耗的網狀網絡，其中從每個節點到管理器的多條路徑可用，即使所有節點（包括路由節點）都以非常低的功耗運行。

LTP5901-IPM 包括一個運行網絡軟件的 ARM Cortex-M3 微處理器內核。此外，用戶可以編寫應用程序固件來執行特定于用戶應用程序的任務。在本例中，LTP5901-IPM 內部的微處理器讀取電流測量 ADC （AD7988） 的 SPI 端口并讀取 I2庫侖計數器 （LTC3335） 的 C 端口。微處理器還可將斬波器運算放大器 （LTC2063） 置于停機模式，從而進一步將其電流消耗從 2μA 降低至 200nA。這為測量間隔極長的使用型號提供了額外的節能效果。

總功耗

整個應用電路的總功耗取決于各種因素，包括信號鏈讀取的頻率以及節點在網絡中的配置方式。對于測量電路，每秒報告一次微塵的典型功耗小于5μA，而對于無線電，典型功耗為40μA，允許使用小型電池工作多年。

將凌力爾特和ADI公司的信號鏈、電源管理和無線網絡產品相結合，可以設計出真正的無線電流檢測電路。圖 3 顯示了一個實現示例。新型超低功耗 LTC2063 斬波運算放大器能夠準確地讀取檢測電阻器兩端的小壓降。整個電路（包括微功率ADC和基準電壓源）隨檢測電阻的共模浮動。毫微功率 LTC3335 開關穩壓器可采用小型電池為電路供電多年，同時利用其內置庫侖計數器報告累計電池使用情況。LTP5901-IPM 無線模塊可管理整個應用，并自動連接到高度可靠的 SmartMesh IP 網絡。

砷化鎵：郭婷