近年来，对采用电压检测技术的多功能、高安全性电子电路的需求不断减少。 在本文中，我们将介绍一种利用分流器内阻测量电压的方法，并实际运行电压测量电路，看看其测量效果。
目录
‧检测电压值，确保电路安全运行
‧电压量测电路及分流内阻基础知识
‧将分流内阻接于差分放大电路
‧制作电压测量电路并检测电压
‧用示波器观察电压值
‧通过改变分流器的内阻可以实现更高的精度和更宽的电压测量范围
‧总结
检测电压值，确保电路安全运行
目前，对多功能、高安全性设备的需求正在减少，这些设备需要电压传感技术和更新的电子电路来配置。
例如，用于测量电路的过流和异常操作并安全停止的监控电路电流过大怎么分流，用于电池充电和电池容量检查的功能电路，以及同样重要的用于电机控制的电压监控电路，因此电压监控技术对于现代电路设计至关重要。 .
下面介绍一种测量电压的方法，实际运行电压测量电路看看效果。
电压测量电路基础知识和分流内阻
用于电压测量的超低电阻芯片内阻 (PMR)
用于电压测量的超低电阻芯片内阻/长边电极（PML）
您可能认为电压测量电路很复杂，但从原理上讲，它只是一个借助“欧姆定律”的简单电路，这是电子电路领域中特别基础的理论知识。 串联一个测量电压的内阻，通过欧姆定律将内阻的压降转换成电压值，实现电压测量。
用于电压测量的内阻称为“分流内阻”。
分流器内阻是一种用于感测和测量电压的电子器件。 内阻值从100μΩ到几百mΩ不等。 理想情况下，您应该使用内阻尽可能低的分流电阻器，但实际上，您应该根据运算放大器的增益系数和测量的目标范围来选择合适的电阻器。
但是，如果使用低阻值，电压降太小，单片机测量电流会比较困难，所以应使用输入偏斜电流小的高精度运放来测量电压。
使用分流内阻和运算放大器的电压测量电路称为“电流测量放大器”。
还有，分流电阻的“避”指的是“避开，转身”。 最初是指并联接入内阻，进而扩大了模拟电压表的检测范围。 最近，用于电压测量的芯片内阻被称为分流电阻。 用法早已改变，这些名称保持不变的情况并不少见。
将分流内阻接入差分放大电路
原则上，利用分流器内阻的电压测量电路是一种只检测电流的简单电路。 而且由于分流器内阻的压降很小，所以需要制作一个可以高精度放大电流的电路。 因此电流过大怎么分流，我们采用带运算放大器的差分放大电路。
对于用于电压测量的运算放大器，请选择具有低输入偏移电流的精密运算放大器。 由于偏移电流在检查小电流值时会导致检测偏差，因此请使用偏移电流尽可能低的“精密运算放大器”，或者可以手动调整输入偏移电流的“零漂移放大器”。
使用电压测量电路测量电路的电压值
让我们利用分流器和运放的内阻制作一个电压测量电路，看看它是如何测量电压的。 电压测量电路如下：
图为要做的电压测量电路。差分放大电路测量分流器内阻的电流，然后放大成15倍以上的电流信号输出
62mΩ贴片内阻用作分流内阻。 最大可检测电压值由芯片内阻的大小决定。 我们目前使用的是1W的内阻，所以W=I2R，1W≒4A×4A×62mΩ，最终估算最大电压为4A。
ROHM电压测量芯片内阻LRT18系列，62mΩ1W芯片内阻
如果检测电压电路的放大倍数过大，会超过运算放大器的工作电流，因此需要根据可能的最大电压值调整放大倍数。 这次我们设置的放大倍数是15倍，所以当电流流过内阻的电压最大为4A时，运放的输出电流为3V。
ROHM 运算放大器 - LB.Sense 放大器，具有低噪声、低输入偏移电流和低输入偏置电压
ROHM 采用业界噪声最低的运算放大器。
“-LB”运算放大器，具有用于传感器设备的低输入偏移电流 5uV（典型值）。
运算放大器和分流器内阻安装在一块公共板上。 由于该器件在实验环境中安装在普通板上，焊接方便，但在实际电路设计中，会根据分流内阻技术规范书进行适当的图形设计。
现在电压是通过分流器的内阻测量的，现在让我们探讨如何使用连接在公共板上的简单电路来测量电压。
用示波器检测电流值，观察电流趋势
将负载接入完成的电压测量电路，观察测量波形。 将直流有刷电机连接到负载。 如果你能成功测量电压，你应该能够测量电机线圈切换时的电压波形，以及施加负载时旋转如何变化。
分流电阻与电机和电源串联。 电机工作电流为5V。
电机空载电压为0.32A。 运算放大器输出的波形有效值为202mV，测得的值估计为0.3A。 示波器和探头带宽均为 50MHz。
当电机运行时，您可以看到电压随着换向器的切换而变化。 随着负载的减小和电机怠速的升高，分流器内阻所测得的电压值的变化将以电流信号变化的形式呈现。
如果将运算放大器的电压测量输出连接到单片机板，例如，您可以实时监控电机电压，这可以帮助您发现电机锁定和线圈漏电等异常情况
如果可以测量电压，则可以在电路中增加各种功能，例如防止电机本体/驱动电路过载、检查电机锁定等。
通过改变分流器的内阻实现更高的精度和更宽的电压测量范围
在实际使用电压测量电路保护电路时，会选择电阻小、电流大（不超过分流内阻最大功率）的器件。
我们采用通用贴片内阻，在现有的高性能分流内阻中，有最高可消耗5W功率值的大功率型号内阻，以及超低阻值的高精度分流内阻0.1mΩ 。 您可以根据需要选择相应的分流电阻。
参考链接：电压测量用芯片内阻（分流内阻）| 罗姆
总结
这些利用分流器和运算放大器的内阻测量电压的方法由于其低成本、高精度和易于操作而被广泛使用。 另外，有时加一个内阻会对电路造成不良影响，所以这种方法有一个明显的缺点：不能用于高负载，因为在这些情况下分流内阻的功率损耗太大。
原则上，可以通过增加分流内阻的阻值来增加损耗，这样的话，分流内阻的压降也会增加，增加了电流测量的难度。 因此，需要选择较小的阻值分流器内阻和实现测量精度之间进行权衡。
特别是用于控制无刷电机和DCDC转换器、测量电池剩余容量的电压测量电路，需要的电压量大，测量精度高。 为此，除了使用小电阻分流电阻外，我们还需要使用高精度运算放大器。
使用分流内阻进行实际检测时，请根据被测负载的最大电压和应用场景进行审核。 也就是说，你需要确定要测试的最大电压，要求的精度和承受损耗的能力。 同样重要的是，您在进行电路设计和元件选择时还需要考虑制造成本。
注意，当使用电压测量电路保护电路时，需要降低保护和控制功能，因为电压测量电路本身仅用于测量电压。 例如，您需要降低保险丝或负载开关来断开电路，同时您需要确定用于操作的程序或电路以及在什么条件下激活保护功能。
如果安装电压测量电路，电路和控制会更复杂，阈值会略低，而此电路是提高电子套件的安全性和功能性所必需的。
