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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。
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。
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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。
第四步：
关于滤波电容的参数确定，按照我们抽象的运放电路，应该根据差动中富电路的频率来设计电容值，一般应保证滤波频率是采样频率的 10 倍。
这里因为 AFE 内部做了处理，外部的电容实际上也结合了匹配电阻做了一部分滤波功能，因此也无法精确计算，可以按照 AFE 规格书来进行设计确定。
最后，如果是自己设计这样的检流电路，不要忘记加上 TVS 二极管，防止负载断开后，运放的输入电压会达到系统电压的高度。TVS 管要加在正方向的输入端，利用增益电阻来进行限流。
三、电流采样电路 Layout 注意事项
首先，在原理图上一定要注意两个滤波电容的接地关系，他们都应该接在更稳定的 GND 上面。
其次，在 Layout 方面应注意一下三点：
1. 布局方面
不懂原理的工程师很容易将几个滤波电容的位置摆错，从而导致电流大幅波动，我的团队中就出现过一次这样的问题，以至于我后来专门定制了一条流程，硬件工程师需要将重点审核点列出 list，增加二次重点审核加审批。
事情是这样的，新手Layout 工程师由于不懂原理，只顾着看网络，他认为 C1 和 R1 都连接在了同一个网络上，他们的共同特点是端连接在 SRN 上，一端连接在 GND-B上。
因此在 Layout 中，他不小心把 C1 和 R1 的位置放反了，由于参照其他类似项目的原因，硬件工程师一是没想到这里会出问题。
另一方面也是这个电路结构确实一眼望去，难以分辨电阻和电容，所以电阻和电容的封装差异越大越好。
2. 开尔文连接
当我们使用单电阻的时候，应注意差分线的引出位置，不同的引出位置会导致采样精度的不同，主要原因在于铺铜引入的电阻噪声。尤其是高温情况下，铜皮的电阻温度系数特别差。
上图是一个错误的方式，PAD 两端的铜皮阻抗将会被引入我们的电流采样计算中，而铜皮的电阻值受温度的影响必采样电阻要大得多，因此应该采用下图的方式进行布线。
在多个采样电阻并联的时候，采样电阻应采用开尔文接法，目的是准确采样到采样电阻两端的电压值，如下面两个示意图。
3. 过孔散热
最后，我们谈一下关于过孔散热的问题，这里可能会有一个思维误区，认为过孔足够大，足够多就可以做到将热量传导到背面，然后实现良好的散热，实验证明这是不对的。
在上图中的基础上，我们进行局部改动进行实验，主要判断过孔的大小以及过孔的密度对整个PCB 板的散热情况。
首先看一下相同密度，不同过孔孔径的对比实验结果：
可以看到，过孔变大后，并没有太多的改善，因此选择 0.3mm 的常规 Via 是比较合适的，这种孔径及时打在焊盘下面，也不会引发漏锡问题。
再看一下在 0.3mm 孔径下，不同密度的影响。
基于以上的热仿真结果，我们可以选择散热过孔的配置为 0.3mm 孔径和上下间距 2.4mm 的密度。
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