這個(gè)電路是群友私信的一個(gè)鋰電池高側(cè)電流采樣的電路，原本使用的是電量計(jì)作為高側(cè)采樣，以計(jì)算鋰電池剩余電量，后考慮降本，所以想在高側(cè)采集鋰電池電流加擬合去計(jì)算電池電量。要求是雙向電流檢測(cè)（鋰電池充放電都檢測(cè)）。

電路設(shè)計(jì)：

從下圖可以看出，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的差分比例放大電路，增益為115倍，由于要考慮充電和放電的雙向電流檢測(cè)，所以增加偏置電壓為1.5V。然而這個(gè)電路圖確是錯(cuò)誤的。

電路問題點(diǎn)：

共模輸入電壓超范圍；因?yàn)檫\(yùn)放供電為LDO輸出的3V供電，由于電路為高端采樣，共模電壓高，上圖的電路并不能承受鋰電池的3V以上的高共模電壓。例如當(dāng)電池電壓為4.2V時(shí)，大概運(yùn)放的共模輸入電壓為4.17V。

通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)也可以得知，DIO2361的共模輸入范圍為-0.1V~VCC+0.1V，即在上圖中3V供電下，共模電壓輸入范圍為-0.1V~3.1V。由此可以看出，上圖中運(yùn)放的3V供電是很不妥當(dāng)?shù)摹?/p>

電路修改建議：

1.將運(yùn)放供電換為鋰電池供電。這樣運(yùn)放的共模輸入范圍就夠了。

2.更換為高共模電壓高增益的集成芯片，例如INA199（支持雙向電流檢測(cè)），其能承受最高26V的共模電壓，且內(nèi)部集成了電阻，對(duì)誤差的控制更為友好。其增益有三個(gè)版本，分別是50倍，100倍和200倍。

TI的INA199價(jià)格大概1塊錢/片。價(jià)格還是蠻好的，由于中美貿(mào)易戰(zhàn)，所以并不推薦TI的INA199，我推薦國(guó)產(chǎn)江蘇潤(rùn)石的RS199（RS181可承受30V共模）。潤(rùn)石的RS199價(jià)格大概在0.7元/片，非常推薦。我覺得這個(gè)還是比分立器件好很多，誤差控制起來(lái)也更容易一些。

可以看到，其INA199的內(nèi)部框圖也是差分比例放大，且集成了電阻在內(nèi)部控制增益，可以外接偏置電壓到REF管腳，所以其支持雙向電流檢測(cè)。

最后就是一個(gè)比較有意思的事情，就是INA199內(nèi)部絕對(duì)是有其他的共模電壓處理電路（沒有在框圖里體現(xiàn)），不會(huì)是簡(jiǎn)單的一個(gè)運(yùn)放四顆電阻，不然也沒辦法實(shí)現(xiàn)高共模電壓的輸入范圍并且兼容高增益（就像群友設(shè)計(jì)的電路一樣）。大概內(nèi)部有額外的電流鏡之類的電路實(shí)現(xiàn)高共模電壓輸入范圍，就像ZDS1009之類的電流鏡：

另外，還有一種可以實(shí)現(xiàn)高共模電壓輸入范圍的電阻分壓方式，不過(guò)這種方式好似并不能實(shí)現(xiàn)高增益。電路圖大概如INA149內(nèi)部框圖：

高側(cè)電流檢測(cè)和低側(cè)電流檢測(cè)的區(qū)別：

低端檢測(cè)Rshunt電阻放在load 和地之間，Vcm=0，優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)計(jì)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，比較直觀，但是缺點(diǎn)是不能檢測(cè)Rload 對(duì)地短路，斷路等現(xiàn)象。

高端檢測(cè)Rshunt放在Vbus和Rload之間，因此Vcm=Vbus。 優(yōu)點(diǎn)是能夠檢測(cè)Rload對(duì)地短路，斷路等現(xiàn)象，但是由于Vcm=Vbus,所以它對(duì)運(yùn)放的共模輸入范圍，輸入共模抑制比要求比較高，需要高CMRR和相應(yīng)共模電壓輸入范圍的運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其他：

另外還有兩種更高共模電壓輸入的處理方式，分別是ADI和TI的設(shè)計(jì)，采用了一種浮地的思路，也是很不錯(cuò)的。感興趣可以看看。

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審核編輯 黃宇