电池应用中的电流采样电阻设计

在电池充放电管理、电池管理保护以及电池电量计应用场合中，一般都会使用到电流采样电阻，进行电池充放电电流的检测。其原理是在电池充放电回路中放置一个采样电阻R， 电流流经采样电阻产生压差，采样电阻两端电压经过RC滤波电路调理后进入AD采样， 电阻两端电压差除以采样电阻即可得到回路的充放电电流。采样电阻值通常比较低，一般不超过1欧，比如20毫欧，但是精度较高，一般都在±1%，同时电阻封装一般选用0805或更大封装，以防电阻额定功率不够而失效。
不同芯片，采样电阻相对电池的位置有所不同。一般情况下，电池充电芯片的采样电阻在电池高侧，如图1所示；而电量计以及保护芯片的采样电阻则在电池低侧居多，如图2所示。

图1 充电芯片采样电阻

图2 电量计采样电阻
由于采样电阻值较小，因此焊料的接触电阻以及器件的引脚电阻就都已经不能忽略，但是这些电阻值无法精确估算，且不同板卡之间可能差异很大，不具有一致性。如果直接从电阻两端读取电压，可能会有很大误差。因此为了保证充电电流检测精度，通常都是采用开尔文接法，如图3所示，直接从电流采样电阻的两个焊盘上引出走线连接到芯片管脚，大电流走线则从焊盘的另外位置引出，电压测试通道和电流主干道分开使用不同的触点，因此，电压测试通道基本没有电流，可以一定程度上排除上述接触电阻等影响，提高测试精度。

图3 采样电阻开尔文接法
由于电流采样电阻上的电压信号相对大电流来说比较微弱，很容易受到干扰，因此，一般都会增加电容进行滤波，如图4所示，其中差模滤波电容必不可少，但是共模滤波电容则视情况可用可不用，如果地平面做的不好，导致各处地电平不一致，共模滤波反而可能导致电阻两端出现压差，影响精度。

图4
进行PCB Layout时总的原则是将阻容等元器件尽量靠近芯片引脚，尤其采样电阻走线尽量短，避免受干扰影响。同时注意大电流回路的电源过孔和地过孔孔径要足够大，且数量足够多，以提供足够的电流承载能力，不产生过大的压降。

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