許多現(xiàn)代電子系統(tǒng)要求采用某種形式的電流測量方法來改善系統(tǒng)的功耗、效率和可靠性，這些系統(tǒng)包括了LED驅(qū)動、便攜式設備和各種體積的供電電源等。

為了盡可能提高大功率LED的使用壽命，要對LED電流進行精確調(diào)節(jié)。大多數(shù)調(diào)節(jié)器是采用參考電壓為2.5V或1.25V的電壓調(diào)節(jié)器，這些調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)高性能調(diào)整，但遺憾的是，當可編程電壓調(diào)節(jié)器用作電流調(diào)節(jié)器時，電流檢測電阻上的壓降會造成很大的功率損失，因為電阻上的壓降與參考電壓相等。

關于3W的LED來說，不管采用線性調(diào)節(jié)器還是開關調(diào)節(jié)器，在電流檢測電阻上都會消耗額外的2.5W功率，因此會造成很大程度的自體發(fā)熱，即使最好情況下效率也只能達到50%，這對任何DC-DC轉(zhuǎn)換器解決方法都會造成很大影響。

圖1給出了針對上述問題的簡單高效的解決方法。利用電流監(jiān)測器測量LED電流值，經(jīng)放大后匹配參考電壓，這樣就可減少電流檢測電阻上的壓降(一般小于100mV)，因此可以大幅節(jié)省功率。

當使用開關調(diào)節(jié)器時，在LED的高壓側(cè)使用電流監(jiān)測器測量LED的電流，同樣可以提高系統(tǒng)的整體性能。這種檢測方法不再以地為參考，因而減少了對噪聲的易感性。采用電流監(jiān)測器的高壓側(cè)電流測量方法帶來的另外一個好處是能用于降壓(buck)、升壓(boost)以及boost-buck配置中。

圖1：LED電流調(diào)節(jié)器。

電源過流檢測

為了提高可靠性，許多電源產(chǎn)品采用了某種形式的供電軌過流保護/檢測電路。對單路輸出而言，電流可以在地側(cè)測量，但這樣做存在干擾地平面的缺點。通過在電壓軌(rail)上測量電流可以克服這個問題，而且能夠測量多個軌。

圖2對傳統(tǒng)配置和采用電流監(jiān)測器的配置進行了比較。電流監(jiān)測器專門用于測量以高壓側(cè)為參考的電流，可以從被監(jiān)測的電壓軌處獲取偏置信號。這意味著它們不要單獨的電源管腳，并且只要兩個電阻，因而可以顯著減少pCB面積和器件數(shù)量，而且能供應比通用運放更高的性能。

圖2：過流感應電路。

許多新型器件已經(jīng)集成了參考源和比較器，可供應完整的過流保護解決方法。如圖3所示的集成方法將放大器、參考源和晶體管整合在一個器件中，不僅節(jié)省了pCB面積，而且不會對地平面造成干擾。

圖3：過流保護電路。

便攜式設備的電池電量估計

越來越多的便攜式設備要高效的電池電量估計方法，通過先進的系統(tǒng)電源管理延長使用時間。

傳統(tǒng)的電池電量測量方法大多通過電池電壓的測量供應簡單的電量估計，因為電池電量的下降會導致電池電壓的下降。然而這種方法在許多應用中被證明是不夠理想的，因為電池單元的電壓在單元放電期間會不斷變化，并且高度依賴于單元溫度、放電率以及單元充電時的溫度。

只使用電池電壓作為電池容量的測量依據(jù)會使事情變得更糟，因為當負載電流急劇新增時會導致電池有效內(nèi)阻上出現(xiàn)額外的壓降，從而導致錯誤的低壓測量結(jié)果。例如，具有紅外、藍牙以及相機功能的手機在全部功能開啟時會導致電池監(jiān)測電路誤給出低電量告警，并導致系統(tǒng)關閉部分電路以期延長電池使用時間。

在高放電率(從600mAHr單元釋放1200mA)情況下，電池電量會小于標稱值的20%，但其放電曲線要比低放電率時更平滑。這種現(xiàn)象極大地限制了剩余電量測量精度，也即意味著使用相同電壓關于低電池標志以及所有溫度和放電率而言，會出現(xiàn)很大誤差。

通過測量放電電流可以提高電池容量測量精度，從而使剩余電量的估計具有可計算性，可更準確地顯示剩余電量，同時系統(tǒng)也能無差錯的關閉未使用的部分電路以延長電池壽命。

測量放電電流的另外一個好處是可以保護電池免受過大放電電流的沖擊，這種沖擊會縮短電池壽命，甚至損壞電池。

筆記本電腦的電池通常使用專用的氣體壓力芯片來測試電池壽命，但在許多對成本敏感的小型設備中，這些芯片太過昂貴，而且功耗很大。用于手機等小型便攜式設備，簡單的解決方法是使用微功耗運放或電流監(jiān)測器，并通過小的串聯(lián)電阻測量放電電流。這些電路通常會和用于測量電池電壓和溫度的電源管理系統(tǒng)一起使用，因此無需額外昂貴的器件，也不會新增pCB面積。

微功耗電流監(jiān)測器非常適于這些應用，因為它們能與一個或多個鋰離子/聚合體單元協(xié)同工作，而不會干擾地線連接，并且可以從被監(jiān)測的電壓軌中獲得電能。電流監(jiān)測器要使用一個額外的電阻來設置其增益，這樣就為在多個系統(tǒng)中使用一個元件匹配所要求的動態(tài)范圍供應了一個簡單途徑。圖4中要新增的器件是電流監(jiān)測器、低阻值串聯(lián)電流檢測電阻和增益設置電阻。

圖4：具有成本效益的微功率電量監(jiān)測電路。

綜上所述，電流監(jiān)測器為電流測量供應了一種簡單高效的解決方法。通過新增一個串聯(lián)小電阻就能實現(xiàn)電流測量，而且該電阻負載上的壓降和功耗都非常小。在大多數(shù)應用中這種方法不僅可以提高系統(tǒng)性能，而且可以減小整體尺寸。