4. 基于分流器的电流检测：分流器选型与PCB布局
分流器测电流，说白了就是欧姆定律——I = U / R。一个精密电阻串在电流回路里，测它两端的压降，换算成电流。原理简单，但真正做好，坑不少。
我做了十几年硬件，分流器用过不下几十种。从几毫欧到几百毫欧，从贴片到开尔文连接。今天把这部分经验掰开揉碎讲给你。
4.1 分流器选型：阻值、功率、温漂
选分流器，三个核心参数：阻值、功率、温漂。一个都不能少。
4.1.1 阻值怎么定？
阻值决定了两个东西：信号幅度和功耗。
- 信号幅度：阻值越大，同样电流下压降越大，ADC好采。但压降大了，对负载的电压损失也大。
- 功耗：P = I²R。阻值大一倍，功耗翻倍。发热是分流器的头号敌人。
我个人习惯，先定一个目标压降范围。比如系统最大电流10A，我希望满量程时压降在50mV~100mV之间。那阻值就是5mΩ~10mΩ。
为什么是这个范围？
压降太小，信噪比差，后级放大器压力大。压降太大，电阻发热严重，而且负载端电压被吃掉太多。你想想看，一个12V电机，分流器上吃掉100mV，对效率影响不大。但如果是3.3V的CPU供电，100mV压降就不可接受了。
4.1.2 功率额定值
选分流器，功率必须留余量。我见过太多人只看阻值，不看功率，结果电阻烧成炭。
功率计算公式：P = I² × R
举个例子：10mΩ分流器，持续通过10A电流。
P = 10² × 0.01 = 1W
这时候你选个1W的电阻，表面温度能到120°C以上。温漂开始发飙，阻值飘了，检测就不准了。
4.1.3 温漂（TCR）
温漂是分流器精度的隐形杀手。单位是ppm/°C，意思是温度每变化1°C，阻值变化百万分之几。
| 温漂等级 | 典型值（ppm/°C） | 适用场景 |
|---|---|---|
| 普通金属膜 | ±50 ~ ±100 | 低成本、精度要求不高 |
| 锰铜合金 | ±15 ~ ±50 | 工业控制、电机驱动 |
| 精密锰铜/康铜 | ±5 ~ ±15 | 高精度检测、BMS |
| 开尔文连接专用 | ±5以下 | 实验室级、计量设备 |
怎么算温漂的影响？
假设一个10mΩ分流器，TCR = ±50ppm/°C。环境温度从25°C升到85°C，温差60°C。
阻值变化 = 10mΩ × 50ppm/°C × 60°C = 0.03mΩ
看起来不大？但如果你在测1A电流，压降变化 = 1A × 0.03mΩ = 30μV。后级放大器增益如果是100倍，输出就漂了3mV。堵转检测阈值可能就几mV，这一漂，误判就来了。
4.2 PCB布局注意事项
分流器的PCB布局，是电流检测成败的关键。布局不好，再好的芯片也白搭。
4.2.1 开尔文连接（Kelvin Connection）
这是分流器布局的铁律。电流路径和电压采样路径必须分开。
为什么？
大电流走线有接触电阻和焊盘电阻。如果采样线和电流线走在一起，采样到的电压包含了接触电阻上的压降。这个误差可能比分流器本身的压降还大。
开尔文连接的做法：
- 电流从分流器两端的大焊盘流入流出
- 电压采样从分流器内侧的独立小焊盘引出
- 采样线走细线，远离大电流回路
4.2.2 走线宽度与散热
分流器本身会发热。PCB走线要能承受这个热量。
走线宽度计算：1oz铜厚，10A电流，至少需要5mm宽。我一般取8mm以上，留余量。
散热方面：
- 分流器下方铺铜，但不要铺到采样焊盘上
- 周围加散热过孔，把热量导到内层或底层
- 远离热敏感器件（比如晶振、精密运放）
4.2.3 采样线布线
采样线是微弱信号线，必须小心伺候。
- 差分走线：正负采样线紧耦合走，减少差模噪声
- 远离干扰源：远离PWM走线、电感、变压器
- 加地屏蔽：两侧包地，但注意不要形成地环路
- 等长：正负采样线长度尽量一致
4.3 共模抑制比问题
分流器两端对地的电压，通常不是0V。比如电机驱动中，分流器一端可能直接连到母线电压（24V、48V甚至更高）。
这时候，差分放大器要处理的信号是：
- 差模信号：分流器两端的压降（几十mV）
- 共模信号：分流器对地的电压（几十V）
共模抑制比（CMRR）就是放大器抑制共模信号的能力。单位是dB。
一个CMRR为80dB的放大器，对共模信号的衰减倍数是10000倍。如果共模电压是24V，等效到输入的误差是24V / 10000 = 2.4mV。这个误差已经和分流器信号在同一量级了。
4.3.1 提高CMRR的工程方法
- 选高CMRR的差分放大器：至少80dB以上，最好100dB
- 电阻匹配：差分放大器的增益由外部电阻决定。电阻不匹配，CMRR直接劣化。用0.1%精度的电阻，四个电阻温度系数要一致
- 加共模扼流圈：在采样线上串一个小共模扼流圈，抑制高频共模噪声
- 低通滤波：在放大器输入端加RC滤波，截止频率根据PWM频率定
4.4 本章知识体系
下面这张图，把分流器电流检测的核心逻辑串起来了。
4.5 小结
分流器电流检测，说难不难，说简单也不简单。核心就三件事：
- 选型：阻值看信号幅度和功耗，功率留余量，温漂压到±25ppm/°C以下
- 布局：开尔文连接是铁律，走线要宽，采样线要差分紧耦合
- CMRR：选高CMRR放大器，电阻要匹配，必要时加滤波
这三件事做好了，堵转检测的电流采样部分就稳了。下一层，我们就要看怎么把这些电流信号变成堵转判据了。