一、低侧电流检测与两三相电流检测概述

1. 低侧电流检测

低侧检测是将电流检测元件（如分流电阻）置于负载与地之间，通过测量地侧电压变化来估算电流。常用于：

• 单相直流负载控制

• 电池管理系统（BMS）

• 电源管理模块（PMU）

2. 两三相电流检测

在电机驱动（如BLDC、PMSM）和三相电能计量中，通常需要监测两相或三相交流电流。可采用霍尔传感器、CT变比器或高侧/低侧分流电阻+运放进行采样。

二、电流检测模块常用布局方式

1. 模块构成

一个典型电流检测模块包括：

• 分流电阻（或霍尔传感器）

• 滤波与保护电路

• 放大与隔离电路（如差分放大器或隔离放大器）

• 输出接口（模拟/数字）

2. 模块布局关键原则

• 信号路径最短：测量信号路径越短越好，减少噪声干扰

• 热源隔离：远离发热元件如MOSFET、驱动芯片

• 地参考清晰：低侧检测需统一地参考，避免地电位浮动

• 模拟/数字分区：保持模拟和数字电路物理隔离，减少干扰

三、低侧电流检测布线实战技巧

1. 关键布线点

• 分流电阻位置：应紧邻负载地端，与测量放大器的引脚距离尽量短

• Kelvin连接法：分流电阻两端应使用Kelvin接法（四引脚引出），可显著提升测量精度

• 放大器布局：将运放放在分流电阻附近，避免过长走线引入干扰

2. 地线策略

• 单点接地原则（Single-Point Grounding）

• 模拟地与数字地使用“桥接”或“星形接地”

• 避免大电流回流经过检测地线

3. EMC抗干扰措施

• 加入RC低通滤波器（例如100Ω+1nF）于运放输入端

• 用GND Plane屏蔽电流检测区域

• 信号线避开大电流路径和开关节点

四、两三相电流检测布线技巧与难点分析

1. 方案选择：两相 vs 三相采样

• 两相检测（如UVW三相检测U相和W相）在多数控制中已足够，第三相电流可通过数学公式求得

• 三相检测用于电能计量、高精度系统，确保完整数据覆盖

2. 多相采样同步问题

若使用多个ADC或采样电路，须保证各相电流采样同步性，避免误差。

3. 分流电阻布线要点

• 各相检测应对称布局，保持等长等阻抗路径

• 分流器到放大器信号线尽可能走同层，减少环路

• 每相应设独立滤波与保护

4. 霍尔传感器/电流互感器布局建议

• 应远离磁场干扰源（如高频变压器）

• 对应磁环方向正确安装，保持一致性

• 输出信号线使用差分走线方式，减少共模干扰

五、关键器件布局与推荐器件

六、PCB设计误区与优化建议

常见误区：

1. 检测信号与高压布线平行走线 → 易感应噪声

2. 忽视地回流路径 → 导致“地弹效应”，失真严重

3. 未考虑热管理 → 分流电阻因温漂失效

优化建议：

• 使用多层板设计，设置独立模拟GND层

• 检测模块区域加“过孔围栏”，提升屏蔽效果

• 关键路径使用差分布线，匹配阻抗

• 用铜箔面积增大分流器散热

七、典型应用场景推荐布局

电机驱动板

• 将UVW三相电流检测模块布局成等边三角形状分布

• 运放、ADC紧邻MCU

• 分流器与驱动MOS背靠背布置，节省面积

工业电源监测

• 将电流模块独立于高压AC-DC区域

• 三相分流器置于输入滤波器后端

• 用光耦或隔离放大器传输信号

八、结语：从细节决定测量质量

低侧电流检测与两三相电流检测模块的设计虽然看似基础，但其PCB布局与布线的优劣将直接影响测量精度、系统稳定性及产品电磁兼容性。在实际设计中，我们应综合考虑器件选型、信号完整性、EMC抗扰能力与热管理，做到细节决定成败。

正确的布局与布线不仅提升测量精度，还能减少调试周期，提高整机品质，是每一位硬件工程师必须掌握的重要技能。