模拟乘法器提高高边电流检测的测量精度

将模拟乘法器和高边电流检测放大器相结合，能够在笔记本电脑或其他便携仪器中实现电池充、放电电流的测量。本文讨论将ADC的基准电压加到模拟乘法器的一个输入端，以提高电流测量精度的方法。 　　对可靠性和精确性要求非常高的应用中大量使用了高边电流检测放大器。笔记本电脑中，它被用来监测电池的充、放电电流，也可以用来监测USB口和其他电压的电流。为了控制系统发热和电源损耗，要求降低这些电压的输出功率。在便携式消费类产品中，高边电流检测放大器用来监测锂电池的充、放电电流。汽车应用中，这样的放大器不仅可以监测电池电流，也可以用来进行电机控制和GPS天线检测。在通信基站中，这样的放大器也被用来监测功率放大器的 在电子设计领域，准确测量电池充放电电流对于设备的能效管理至关重要，尤其是在笔记本电脑、便携式设备以及各种工业应用中。模拟乘法器和高边电流检测放大器的结合提供了一种提高电流测量精度的有效方法。本文将探讨如何通过在模拟乘法器的一个输入端添加ADC的基准电压来提升测量准确性。 高边电流检测放大器广泛应用于对可靠性与精确度要求极高的系统，例如在笔记本电脑中监测电池电流，控制USB接口和其他电压的电流，以及在汽车领域中的电机控制和通信基站的功率放大器监控。高边检测的优势在于可以在电源和负载之间插入检测电阻，提供负载电流的直接反映，而不影响地平面的完整性。然而，这种技术需要电流检测放大器具备高共模电压输入的能力，以适应不同的电压源。 集成模拟乘法器的高边电流检测放大器可以进一步提升测量性能。当负载电压与电流检测放大器的输出电压一起输入到模拟乘法器时，乘法器的输出电压与负载功率成正比，提供了功率测量的功能。同时，如果将乘法器的另一个输入连接到ADC的基准电压，而不是负载电压，那么乘法器将不再测量功率，而是用于校准电流检测放大器的输出。 如图2所示，当用于电池充电电流的测量时，高边电流检测放大器的输出电压（POUT）通过ADC进行数字化。通过分压网络，基准电压（VREF）被调整为适合ADC的输入范围，使得ADC的数字输出直接与负载电流成比例，而不是直接与电流检测放大器的输出（IOUT）成比例。这种方式降低了对基准电压精度的要求，因为ADC的测量结果取决于输入电压与基准电压的比率，从而减少了基准电压误差对测量结果的影响。 公式(1)和(2)揭示了POUT和IOUT与ADC输入/满量程范围的比值，强调了基准电压VREF在消除测量误差中的作用。POUT的表达式表明，即使基准电压有误差，ADC的输出也不会受到直接影响，因为误差会被VREF的系数抵消。相比之下，IOUT的表达式显示，基准电压的任何变化都会直接影响到电流的测量结果。 通过模拟乘法器与高边电流检测放大器的组合，并巧妙地使用ADC的基准电压，设计者能够实现高精度的电流测量，尤其适用于那些需要精确定量电池电流的应用。这种技术对于优化能源管理、提高设备效率和确保系统安全运行具有重要意义，广泛应用于从便携式消费产品到汽车和通信基础设施的各个领域。