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

電路設(shè)計：

從下圖可以看出，是一個標準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，所以增加偏置電壓為1.5V。然而這個電路圖確是錯誤的。

電路問題點：

共模輸入電壓超范圍；因為運放供電為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。例如當電池電壓為4.2V時，大概運放的共模輸入電壓為4.17V。

通過數(shù)據(jù)手冊也可以得知，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，上圖中運放的3V供電是很不妥當?shù)摹?/p>

電路修改建議：

1.將運放供電換為鋰電池供電。這樣運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），其能承受最高26V的共模電壓，且內(nèi)部集成了電阻，對誤差的控制更為友好。其增益有三個版本，分別是50倍，100倍和200倍。

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

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。

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

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

高側(cè)電流檢測和低側(cè)電流檢測的區(qū)別：

低端檢測Rshunt電阻放在load 和地之間，Vcm=0，優(yōu)點就是設(shè)計起來比較簡單，比較直觀，但是缺點是不能檢測Rload 對地短路，斷路等現(xiàn)象。

高端檢測Rshunt放在Vbus和Rload之間，因此Vcm=Vbus。 優(yōu)點是能夠檢測Rload對地短路，斷路等現(xiàn)象，但是由于Vcm=Vbus,所以它對運放的共模輸入范圍，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放來實現(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，采用了一種浮地的思路，也是很不錯的。感興趣可以看看。

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審核編輯 黃宇