【五】BMS系統(tǒng)的電流采樣都有哪些注意事項(xiàng)？

今天要講的硬貨內(nèi)容比較多，先在前面列個(gè)大綱：

1. 電流采樣的原理和方式簡介
2. 電流采樣電路中各個(gè)元器件的參數(shù)計(jì)算和選擇
3. 采樣電阻開爾文連接及其布線布局。
4. 過孔孔徑和密度對散熱的影響

一、電流采樣形式

在談 AFE 的電流采樣電路之前，我們先來看看目前都有哪些采樣電流的方式，據(jù)我所知目前采樣電流的方式有以下幾種。

7 種電流傳感器原理簡介，趕緊收藏！

由于 BMS 大部分為低壓直流系統(tǒng)，因此普遍選擇的是最簡單的分流器檢測電流的原理，也就是通過在低邊串入采樣電阻，然后通過差分運(yùn)放放大后進(jìn)行 ADC 采樣的方式。

二、 BMS 的電流采樣設(shè)計(jì)思路

在計(jì)算各項(xiàng)參數(shù)之前，我們先把 AFE 的電流采樣部分單獨(dú)拎出來看一下，對于一個(gè)通用的低邊采樣電阻的電流傳感器該如何設(shè)計(jì)和計(jì)算參數(shù)，先來一張原理圖：

上面的圖紙是把 AFE 中的差分運(yùn)放電路抽象出來，我們將以此電路來進(jìn)行元器件的選型和設(shè)計(jì)的分析。首先我們確定一下簡要的規(guī)格：電流檢測范圍 ?Imin? ~? Imax = 30A ?~ ?50A電流檢測頻率 f = 1kHz（AFE 的采樣速度有限制，只有 4Hz）分流電阻產(chǎn)生的電壓為△V = 50mV，這里不能設(shè)計(jì)太大，太大容易引起負(fù)載端電路工作不穩(wěn)定，因?yàn)樗麄兊膮⒖嫉乜赡芨?dòng)很大。

第一步：首先我們要確定這里的分流電阻阻值，根據(jù)最大負(fù)載電流 Imax 和最大的分流電阻電壓△V，可以通過歐姆定律 R = △V / Imax 計(jì)算出 R 為 50mV 除以 50A 為 1mR。進(jìn)一步我們計(jì)算出分流電阻的額定功率 P ≥ △V * Imax = 2.5W。由以上兩個(gè)參數(shù)我們基本上可以確定采樣電阻的選擇，功率最好選擇在 4W 左右，做好足夠的降額設(shè)計(jì)，也可以選擇兩個(gè) 2W 的進(jìn)行并聯(lián)。

第二步：接下來我們應(yīng)該計(jì)算增益電阻的阻值，這個(gè)其實(shí)很簡單，就是根據(jù)放大器的虛短虛斷來進(jìn)行計(jì)算圖中的 R1 和 R2 的值，一般分離電路中我們選在 kR 級別的電阻即可。這里由于 BMS 的 AFE 是把這部分電路集成到內(nèi)部了，因此我們無需計(jì)算，只需要在差分線上放置兩個(gè) 100R 的匹配電阻，和后面的電容一起濾波，減少信號線上的噪聲即可。

第三步：接下來應(yīng)該確定運(yùn)算放大器的參數(shù)了，這里主要是考慮運(yùn)放的偏移電壓 Vos，因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)主要決定了整個(gè)采樣電路的精度，線路的中的阻容件的公差和溫度特性基本上都是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定好的。

這里的計(jì)算在其他文章中分享，這里我們的 AFE 內(nèi)部集成了運(yùn)放，所以精度方面直接看規(guī)格書就可以，我們也無能為力。