使用高精度監測元件準確測量電流

作者：全球策略技術行銷部門 Steve Hsiao

測量電流看似簡單，但若要達到理想的精確度，同時不過度損耗功率，就會是個挑戰。對於高電流情境而言尤其如此，例如在各種工業和電信產品應用中，利用過電流偵測來監控故障。

常見方法是採用電阻式電流感測技術，將分流電阻串聯在負載電路中，測量電阻兩端的壓降，即可推導出電流。

在高電流電路中，通常需要使用僅數毫歐姆極小分流電阻，為的是盡量減少功耗。因此分流電阻的壓降也會極小，最大壓降可能低至 10mV，從而需要高精度的測量。

現今電流監測技術的主要趨勢，精度日益重要，要達到理想的精確度，就需要具備例如 100μV低補償電壓的電流監測元器件 (包括電阻分流器在內)。此外，電流監測器也需要通常須介於 300kHz 至 1MHz的高頻寬，才能快速回應電流變化。

另一項重要的效能指標，則是電流感測監視器支援的共模電壓，最高可能需要達到 100V。實際需求取決於產品應用，例如 AI 伺服器 3kW 以上的電源需要 48V 或 54V，而混合動力汽車的無刷直流馬達則需要 48V。

對於電壓需求稍低的重要市場是工業電源，通常以 12V 或 24V 運作。另一個在相同電壓範圍內的重要市場則是USB 供電 (PD 3.0 標準)，應用包括了筆記型電腦、擴充塢以及可攜式充電器等，這些應用會需要 5V、9V、15V 和 20V 等各種電壓。

在工業電源和 USB PD 領域，Diodes 公司的 ZXCT21x 系列電流監測器是一款理想的元件，可以滿足上述所有需求。該系列單級儀表放大器經過專門設計，可準確測量最高 26V寬廣共模電壓範圍內極小的感測電壓。

除電源應用以外，ZXCT21x 系列也適合在 BLDC 馬達控制、電信電源、太陽能逆變器、電池充電設備應用中偵測負載/電軌電流。

ZXCT21x 系列提供多種增益選項，可在極小誤差下，測量小型分流電阻兩端低至 10mV 的壓降。因此能以高精度測量大電流，並減少測量造成的功率損耗。最高僅 100μA 的低靜態電流消耗也可減少功耗。

本系列產品採用零漂移架構，使用後修整 (Post-Trim) 技術製造，實現低補償電壓 (最大 ±30μV)、低增益漂移及低增益誤差 (±0.5% 或 ±0.8%)，達到高精度測量效果。本系列產品兼具寬廣的共模和操作電壓範圍，可靈活運用於各種產品應用。

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