作者：Bill Schweber, Mouser Electronics 感測電流：走高（側）還是走低？ 即使上述所有項目都得到了妥善處理，設計師還必須解決的一個主要問題是：到底是使用串聯電阻的高測還是低測來感測。沒有哪個方法一定超出另外一個，但是選擇其中的任意一個，都代表著在該應用場景下需要考慮一些權衡以及影響。 在采用低側檢測時（圖4a），該電阻連接在電機的“負載”以及系統共地（通常被稱為“地”，即使它并非連接到真正的“地”）之間。因此，感測電阻兩端電壓的電路也可以接地。這簡化了感測電路的設計和實現，也簡化了與下一階段反饋子系統的接口的設計。 圖4A：低側感測將電阻放置在負載和地之間。 然而，低側感測方法也意味著負載本身不再接地。這嚴重的影響了負載的物理連接和用戶的安全性。由于負載的低側在地之上，它任何一部分都不再連接到地，如汽車底盤或接地外殼;相反地，它必須與地進行電氣隔離。此外，由于負載的低側不再處于地電平，驅動負載以及負載兩端電壓測試的電路（這與感測電阻兩端讀數不同）必須差分化或通過一個接地隔離電路。 另一種檢測方法是高側檢測，其中感測電阻處于電源軌和負載之間，而負載本身保持接地（圖4b）。從負載安裝和總體安全性角度來看，這一做法要好得多，但它也意味著，該檢測電阻電路不能直接與地相連。相反，它必須使用基于儀表放大器的差分放大器，或甚至使用電隔離部件進行隔離。與可以連接到地的電路相比，這種做法較為復雜并且成本也更高。此外，感測電路必須設成與該系統共模電壓模式下工作，并具備較高的CMRR（共模抑制比）以感測和提取幾十甚至上百伏電壓中的相當微小的變化（毫伏范圍）。 圖4B：高側感測方法將電阻放置在電源軌與負載之間。低側和高側感測方法同時提供明確定義的電氣、安全性和安裝屬性。 盡管具體到每個應用會有不同選擇，但多數設計師選擇高側做法。這是因為它解決或避免了非接地負載不可避免的一些挑戰性的電氣、安全性和安裝問題。此外，使用小電壓的高側電流感測電路（使用差分放大器和隔離部件）成本適度，面積也較小。 不管使用高側還是低側感測方法，電阻決定必須在許多因素間做出權衡：正確的歐姆值（第一要素）、足夠的額定功率，以及匹配應用的物理封裝。 連接器也不能被忽視 設計師在選擇車載電機的連接器時必須記住兩個基本事實。這些到底適用于內燃機設計車輛（汽油、柴油，甚至是氫動力）還是具備更高電流和電壓的HEV/ EV： 1.更大的電流需要更大的接觸，以承載電流，最小化IR損耗，降低I2R自發熱;反過來，這些接觸也需要更大型的連接器。 2.更高的電壓，即使在低電流下，要求接觸之間的分離更大，以滿足爬電距離和電氣間隙的安全要求，保證接觸之間沒有火花或飛弧。 （注：爬電距離是飛弧跨越的表面測量距離，如印刷電路板上兩個跡線之間的距離，或跨越一個連接器或一個集成電路芯片的距離。電氣間隙是指飛弧在空氣中傳輸的最短距離，如一個連接器或一個集成電路芯片的一個引腳到另外一個引腳的距離）。 接觸大小和強制間距規定，這兩個因素一起決定了可用的連接器選擇。此外，一些多管腳連接器被設計成混合了各種電流/電壓規格，以節省空間和成本。有些電機連接器的是唯一考慮因素是電源，而控制網絡總線是另外一種做法，采用與其匹配的連接器;其它一些實現則將電源和控制功能集成到一個單一的接口中。 例如， Molex93288-0001是一個針對信號傳輸和低/中等電源軌的84接觸公連接器殼體（圖5a）。它與Molex93287-0001母殼體緊密配合（圖5b）。這個組合采用壓接觸，在使用AWG14（MX150）線時，它們的額定電流為6 A，并具備30?C的溫升（滿載），雖然個別接觸最多可處理18 A電流。公連接器是面板式安裝設計，該配對針對汽車防火墻應用，傳遞駕乘艙和發動機艙之間的信號和電源。 圖5A：Molex公司93288-000184觸點公頭外殼。內燃機和電動/混合汽車使用大量的標準和自定義電氣連接器，以及多管腳連接器，以節省空間，并減輕線束設計。 （來源：Mouser/Molex） 圖5B：針對防火墻反饋應用的Molex93287-0001母頭采用壓接導線連接器，可以處理大量的信號和電源軌。 （來源：Mouser/Molex） 無論采用哪個選擇，有信譽的供應商都會指明最大電流和電壓額定值（在額定溫度和最高溫度前提下），并說明在指定設計情況下該連接器會遵循哪些監管標準。也有適用于特定電機應用和車內位置的溫度和易燃性額定評級。 當前的汽車有幾十個電機和上百連接器，各自選擇的基準是滿足應用的獨特需求和成本、可用性和采購選項意見。退一步，它會引發對應的一個復雜布線、原理圖、線束裝配圖紙、安裝說明和材料清單。 附加閱讀資料 ?來自Analog Devices“通過提高低值分流電阻的焊盤布局，優化高電流檢測精度” ?德州儀器（TI）的?選“擇合適的感測電阻布局” 作者簡介 Bill Schweber 是一位電子工程師，撰寫了三本電子通信系統教材，以及數百篇技術文章，意見專欄稿件和產品說明書。他曾經從事過 EE Times多個主題的技術網站經理，以及EDN的執行主編和模擬主編。 在ADI公司（模擬和混合信號IC的領先供應商）， Bill 負責營銷傳播（公共關系）;因此，他一直扮演技術PR的兩種不同角色，一方面展示公司的產品以及理念，并給媒體傳達信息，另一方面也從他們中接收反饋意見。 在為Analog做市場傳播的之前，Bill是他們備受推崇的技術雜志的副主編，同時也做過產品營銷以及做過應用工程團隊的工程師。而在這之前，Bill工作于Instron公司，做手工模擬與電源電路設計和材料測試機控制的系統集成。 他擁有電子工程碩士學位（Mass大學）和電子工程學士學位（哥倫比亞大學），是一位注冊專業工程師，并擁有高級班業余無線電證書。Bill還從事包括MOSFET基礎知識、ADC選擇、驅動LED在內的各種工程主題的策劃、編寫和在線課程傳授。 (mbbeetchina)