不管是搞新能源汽車，或是儲能BMS，或是工業電源，或是服務器電源，或是電機控制系統的硬件兄弟們，基本都會遇到電流檢測，然而很多硬件工程師在方案設計時都會遇到一個問題：測量分流電阻上的壓降時，到底應該選儀表放大器IA，還是電流檢測放大器CSA呢？
有的人認為電流檢測不就是應該用CSA嗎？當然也有人認為IA精度高，測電流更準確。當然實際上，兩種器件都能測電流，但是呢適用場景完全不同，選錯方案，輕則精度下降，重則直接測不出來，接下來咱們就聊聊這個問題。
電流檢測放大器CSA
在此之前，我們需要先聊聊電流檢測的本質是什么？
無論采用什么方案，本質都一樣，都是通過檢測采樣電阻Rshunt兩端壓降：
Vshunt = I × Rshunt
Vshunt再經過放大后送入ADC，例如采樣電阻Rshunt = 1mΩ，負載電流：I = 50A，那么咱們就能得到：Vshunt = 50mV。
系統需要測量的實際上就是這50mV。
問題在于這50mV可能漂浮在0V附近，或者12V母線上，或者是48V電池總線上，乃至于400V高壓母線上，也就是咱們經常遇到的高側電流采樣和低側電流采樣的設計選型問題，而這就決定了IA和CSA的選擇。
還有一個重要的參數共模電壓Vcm，很多硬件兄弟們感覺有點迷糊，確實，這個參數確實是很多硬件工程師看數據手冊時最容易忽略的參數。
咱們先來看看Vcm的公式，看了公式你就懂這玩意怎么來的。
假設電源是48V電池供的，然后你接了一個1mΩ的采樣電阻，還掛了20A負載，那電阻壓降就是20mV，此時：
IN+ = 48.000V
IN- = 47.980V
那么共模電壓Vcm ≈ 48V，差分信號20mV
咱們要干的就是從48V背景中提取20mV信號，信號比是2400:1，這就對放大器提出極高要求。
好了，上面是鋪墊，接下來咱們回歸正題。
儀表放大器IA是典型三運放結構，具有超高輸入阻抗，極低輸入偏置電流，極低失調電壓，還可以自由設置增益，它的有點是能測量微弱信號并且精度高，帶寬高，當然缺點也很明顯這玩意共模電壓范圍有限。一般來說如果IA是±5V供電時，那Vcm只能在0V～5V附近工作。
儀表放大器IA框圖
電流檢測放大器CSA是專門針對分流檢測設計的，所以它內部采用特殊輸入級。所以它具有寬共模范圍，高側檢測能力，而且抗PWM干擾能力很強，可以直接檢測48V，再牛批點的可以檢測400V（需要配合外圍電路，改天開篇文章講一下）。
電流檢測放大器CSA成本更低，當然缺點也是有的，這玩意輸入偏置電流較大（當然這個較大是相比IA來說，其實也有小的），所以小電流精度相對較差。
有些工程師認為電流檢測放大器就是儀表放大器的升級版，個人覺得片面了，這二者是不同方向的優化結果。儀表放大器追求的是極低失調、極低偏置電流、極高精度。電流檢測放大器追求的是寬共模、高側檢測、抗干擾和低成本。
總結來如果測量對象極小、精度要求極高，比如說測微安級電流優先看選IA，測母線、測電機、測電池這種高共模電壓的優先選CSA，也就是系統電壓超過放大器供電電壓數倍以上，優先考慮CSA。
