【五】BMS系统的电流采样都有哪些注意事项？

今天要讲的硬货内容比较多，先在前面列个大纲：

1. 电流采样的原理和方式简介
2. 电流采样电路中各个元器件的参数计算和选择
3. 采样电阻开尔文连接及其布线布局。
4. 过孔孔径和密度对散热的影响

一、电流采样形式

在谈 AFE 的电流采样电路之前，我们先来看看目前都有哪些采样电流的方式，据我所知目前采样电流的方式有以下几种。

7 种电流传感器原理简介，赶紧收藏！

由于 BMS 大部分为低压直流系统，因此普遍选择的是最简单的分流器检测电流的原理，也就是通过在低边串入采样电阻，然后通过差分运放放大后进行 ADC 采样的方式。

二、 BMS 的电流采样设计思路

在计算各项参数之前，我们先把 AFE 的电流采样部分单独拎出来看一下，对于一个通用的低边采样电阻的电流传感器该如何设计和计算参数，先来一张原理图：

上面的图纸是把 AFE 中的差分运放电路抽象出来，我们将以此电路来进行元器件的选型和设计的分析。首先我们确定一下简要的规格：电流检测范围  Imin  ~  Imax = 30A  ~  50A电流检测频率 f = 1kHz（AFE 的采样速度有限制，只有 4Hz）分流电阻产生的电压为△V = 50mV，这里不能设计太大，太大容易引起负载端电路工作不稳定，因为他们的参考地可能浮动很大。

第一步：首先我们要确定这里的分流电阻阻值，根据最大负载电流 Imax 和最大的分流电阻电压△V，可以通过欧姆定律 R = △V / Imax 计算出 R 为 50mV 除以 50A 为 1mR。进一步我们计算出分流电阻的额定功率 P ≥ △V * Imax = 2.5W。由以上两个参数我们基本上可以确定采样电阻的选择，功率最好选择在 4W 左右，做好足够的降额设计，也可以选择两个 2W 的进行并联。

第二步：接下来我们应该计算增益电阻的阻值，这个其实很简单，就是根据放大器的虚短虚断来进行计算图中的 R1 和 R2 的值，一般分离电路中我们选在 kR 级别的电阻即可。这里由于 BMS 的 AFE 是把这部分电路集成到内部了，因此我们无需计算，只需要在差分线上放置两个 100R 的匹配电阻，和后面的电容一起滤波，减少信号线上的噪声即可。

第三步：接下来应该确定运算放大器的参数了，这里主要是考虑运放的偏移电压 Vos，因为这个参数主要决定了整个采样电路的精度，线路的中的阻容件的公差和温度特性基本上都是行业标准确定好的。

这里的计算在其他文章中分享，这里我们的 AFE 内部集成了运放，所以精度方面直接看规格书就可以，我们也无能为力。