电流检测在线性稳压器和开关稳压器中有广泛的应用。在电流模式的开关稳压器中，峰值电流控制模式、谷值电流控制模式或平均电流控制模式均需要检测对应电路的电流。稳压器的限流功能也需要检测输入或输出的电流。如何才能得到精确的电流值呢？串联精密电阻是常采用的方法之一。这种电阻常称作Current Sensor、Current Sense Resistor或Shunt。（本文称为Shunt）
相较于霍尔电流传感器，Shunt的成本低廉，使用简便，因此得到了广泛的应用。但Shunt应用不当时，经常会导致显著的误差，这个误差甚至会超过理论值的50%以上。如何来降低这些误差是一个重要的课题。
Shunt导致的误差可分为两类，DC误差和AC误差，下面逐步分析。
01
DC误差
1.1 DC误差的来源
如图1，是一个Shunt的应用实例。A区为PCB布线（铺铜），B区为layout焊盘（焊锡），C区为Shunt的焊盘。
Shunt的定义值R，指C区之间的电阻值。然而实际系统中，PCB上要从A区引出测量线（如图2的蓝色部分，即为测量端），不可避免的会引入了A区和B区的部分电阻（Rap和Rbp），即，
测量误差eDC为，
1.2 如何消除DC误差
电压测量常常会提及Kelvin Connection。（没错，就是热力学中定义开氏温度的那个开尔文，原名威廉·汤姆森（William Thomson），后晋升为开尔文男爵（Baron Kelvin）。）
Kelvin Connection 是一种精密电压测量方法，由（2）可知，为了减少Rap和Rbp的影响，有两种实现方向，其一为减少阻值Rap和Rbp，即不引入或少引入除Shunt以外的电阻，如图3所示；其二为减少电流IRap和IRbp，即分离功率路径（大电流路径）和测量路径（微电流路径），如图4和图5所示。
图5是最推荐的测量方法，既可以减少Rap和Rbp的影响（相较于图3），又可以避免不均衡分流引起的误差（相较于图4），更详细的测试数据见参考文献1。
02
AC误差
2.1 Shunt的数学模型
电阻器的实际模型如图6，R为电阻器的电阻值，L为等效串联电感（ESL），C为等效并联电容（EPC）。由于L和C的存在，电阻的频率特性由RLC共同决定。
对于常用的Shunt，C一般低于pF量级，L一般在nH量级。
考虑实际应用Shunt的场景，其所在工作频率一般不超过10MHz，故（3）中分母的第二项可以忽略（远小于1），则有，
2.2 AC误差来源
如图7，在DC激励中，Shunt的阻抗即为R1。
在AC激励中，由（4）得，Shunt的阻抗为（6）。可见随着f的增加，由于L的存在，Z不断增大并偏离R1，这就是AC误差的来源。罪魁祸首就是L。
假设交流激励为电流i，则R1电压的模值为：
Shunt电压的模值为：
L带来的误差eL为：
误差的绝对值|eL|为：
假设一个封装为1206（inch）的Shunt参数如下：
在2MHz激励下，|eL|为：
在100kHz~3.1MHz的激励频率下，误差如图8：
可见，L带来的误差随着频率显著升高，最终达到了不可接受的程度。
2.3 如何消除AC误差
很自然的，L带来的误差很容易想到用C去补偿，电路如图9。测量到的电压由v变成了vm。
接下来分析下这个自然想到的电路能不能消除AC误差。
由图9可知，在交流电流i的激励下，有
则测量到的电压vm为：
此处，
显然，想让vm等于vR1，必须让k=1,
即，
则
只要能保证（15），就可以完全消除L带来的AC误差。
如之前的举例，一个封装为1206（inch）的Shunt参数如下：
如果取R2为10ohm，则，
R2的取值有没有要求呢？在2.4中将有详细的分析讨论。
2.4 两种RC补偿方式的比较
RC补偿的另外一种形式如图10，那图9和图10有没有区别呢？
由图10可得，
则，
最终可以得到，
看起来只要满足（19），图9和图10没有任何区别。
真的是这样吗？扩展一下视野，不局限于Shunt，会看到什么？
如图11和图12。
测量得到的电压vm会通过vm 和vm-接入放大器的正相端和反相端。理想情况下，放大器的输入电阻是无穷大，但实际上输入电阻是有限的。
假设放大器的正相端和反相端的输入电阻分别为R 和R-且相等，
根据图11和（20），得到，
整理（21）得到，
又根据图12和（20），得到，
整理（23）得到，
从（24）可以看出，当R4为0时，其等价于（22），即图11是图12的一种特殊情况。为了得到更精确的vm2，需要消除vout的影响，则令，
由（25）可简化（24）得，
由（22）和（26）可以看出，（26）拥有更小的误差，所以图12是Shunt电流检测的最优结构（需保证（25））。
由（26）简单变形可得如下，可以看出，要减少误差，Rin、C应尽可能大，R3和R4尽可能小，这也回答了2.3末尾提出的问题。
2.5 参数漂移对误差的影响
在实际系统中，L的值需要估计或测量，这会引入一部分误差，定义为E1。C的值会随着温度漂移，这也会引入一部分误差，定义为E2。
这里不考虑放大器的影响，所以可由（17）和（18）来估计误差，当L出现最大正偏差，C出现最大负偏差时，
其模值为，
当L出现最大负偏差，C出现最大正偏差时，
其模值为，
则两种误差如下,
假定E1为50%，E2为20%，误差如图13中曲线|e(p-n)|52及曲线|e(n-p)|52。
假定E1为20%，E2为20%，误差如图13中曲线|e(p-n)|22及曲线|e(n-p)|22。
假定E1为10%，E2为10%，误差如图13中曲线|e(p-n)|11及曲线|e(n-p)|11。
可见，准确的测量L的值以及采用误差更小温漂更低的C，可以极大降低测量误差。电容C建议选用C0G。L手册中一般会给出最大值，要想得到更精确的值，需要仪器测量。
2.6 RC补偿对输出阻抗的影响
输出阻抗通常越小越好，可以降低对后级负载的影响。引入RC补偿后，输出阻抗有什么变化？
由图9可得如下分析，
系统阻抗为，
模值为，
由（35）和（36）可以看出，因R2远大于R1（4个数量级以上）,RC的引入可以略降低输出阻抗，有利于后级负载。
03
总结
采用图5和图12的结构，可以极大降低DC误差和AC误差。
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