【导读】在工控、自动化控制领域，高精度电流检测都是至关重要的技术。检测技术的正确选择关系到闭环控制系统的效率高低，是提高设计的闭环控制系统的关键。本文就为大家综合对比几种不同的隔离电流检测方法，分析它们的利与弊。
首先来看第一种隔离电流检测方法，那就是利用分流电阻器完成高精度电流检测工作。分流电阻器作为一种比较常见的电子元件，可以被用于多种工业应用中，并能提供较高的准确度且实现低温度漂移。但是，它们的使用受限于其自身电阻值引起的功耗。在具有高共模电压的应用中，分流电阻器需要AMC1200等隔离式放大器或AMC1304L05等隔离式Δ-Σ调制器（适用于性能最高的系统）。AMC1304L05可提供±50mV的低输入电压范围，从而允许用户可以使用更小的电阻分流器却不会影响其工作性能。
图1AMC1304L05——有效位数和过采样率
罗氏线圈是平时工程师们常用到的第二种检测隔离电流的常见办法，但这种方法通常只用来测量交流电流（AC），在测试时，线圈将会被缠绕在可分配待检测电流的导体周围。在检测的过程中，它们能提供与AC电流的变化率成比例的电压，因此在用模数转换器（ADC）进行处理之前需要一个积分器。对应用进行改型翻新式的罗氏线圈非常适用，因为该线圈可被安装在导体周围，不会中断电流流动。它们不使用金属芯子，所以定位的机械公差能影响和限制可实现的准确度。出于同样的原因，它们不会磁化达饱和点，因此可用于大电流应用。此外，它们的低电感允许在具有高压摆率的系统中使用。
电流互感器也是工程师们常常使用并进行高精度隔离电流检测的重要帮手，在电流互感器（CT）工作时，初级AC电流可在磁心内产生一个场。该磁场能感应次级绕组里成比例的电流。需要一个负载电阻器来将电流转换为电压信号以供在ADC中作进一步的处理。CT的准确度取决于设置的机械公差、负载准确度和磁心的温度漂移。磁心的饱和度可限制CT的动态范围。另一方面，专门的设计允许您为某个用例量身打造CT。在电网中，CT被广泛用于检测电流。
除了上面所提到的几种方法外，我们还可以利用磁阻传感器来完成隔离电流的检测工作。这种办法的优势在于，在存在磁场、直流电流（DC）或AC的情况下，磁阻传感器可改变自己的电阻。磁阻传感器体积小巧，通常用于位置和角度感测。对不需要高准确度的小电流应用来说，磁阻传感器是低成本高效益的备选器件。根据所使用的材料，我们可从两种类型的磁阻传感器中进行选择，即各向异性磁阻（AMR）传感器和巨磁阻（GMR）传感器。其中，异性磁阻传感器主要使用铁磁材料，其缺点是其中磁场会影响电阻。因为电阻变化很小，所以常用惠斯通电桥来感测它。巨磁阻传感器则依靠的是巨磁阻效应进行电流检测，其磁场对由铁磁层和非磁性层相间制成的结构的电阻会产生相当大的影响。不过“天下没有免费的午餐”，与AMR传感器相比，这种巨磁阻传感器的生产工艺更复杂且耗资更多。
使用霍尔效应传感器，也同样可以完成高精度的隔离电流检测工作。霍尔效应传感器在工作时可提供与AC或DC磁场成比例的电压信号。不过，这一方法有个明显缺点，那就是它们存在固有噪声，并且电压水平具有很强的温度依赖性。在这里，工程师们可以采用巧妙的励磁法来弥补这两个缺点。霍尔传感器可用在不需要高准确度水平的开环应用中。为获得更高的准确度，闭环法是最佳选择;这些包括霍尔传感器、具有补偿绕组的磁心以及通常采用完整模块形式的信号调节电路。闭环模块可用于宽范围的准确度、电流和成本水平。霍尔效应传感器的其它例子包括DRV5000系列。
使用磁通门传感器也同样是能够帮助工程师完成高精度电流测试的重要工具，与上面所提到的几种电流检测方法相比，磁通门传感器在电流检测室可提供最高水平的灵敏度、最宽的动态范围以及最低噪声和温度漂移的性能。外部磁通门传感器的设计错综复杂，需要很低的机械公差；在全世界范围内只有几家制造商可提供磁通门传感器模块。
为了方便各位工程师进行日常的高精度检测，TI最近宣布推出了DRV421——业界首款完全集成的磁通门传感器，具备所有必需的信号调节功能，适用于闭环DC和AC应用。凭借磁心和补偿线圈，该解决方案允许轻松制造高准确度和低电平（泄漏）的电流模块。
表1电流检测方法的比较
以上就是本文对几种常见的高精度电流检测技术的优劣对比，表1对本文中描述的所有方法进行了比较。希望通过本文的介绍，对各位工程师的日常工作有所帮助。
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