我很难测量我正在制造的物联网设备的电流。我需要能够收集有关一段时间内的功耗以及睡眠模式电流的数据。我试图使用分流电阻器来收集电流数据，但我首先遇到了 Georg Ohm 和他的所有定律的问题。
在睡眠模式下，我的设备应该使用大约 800 µA 的电流，我不太准确的 PSU 说它正在输出大约 2 mA，所以也许我还有更多的编码要做。然而，在睡眠模式期间，调制解调器会以看似随机的时间间隔重新打开并传输（标准深度睡眠调制解调器行为）。该传输突发可高达约 1.5 A。
无论如何，我在使用分流电阻器时遇到了问题，因为电压降使我能够看到任何有意义的睡眠电流数据，在发射突发期间电压下降太多，以至于我的设备重新启动。
谁能推荐一种方法来测量如此大电流范围的电流？
设备规格：
您需要多少准确度？如果您只需要一个估计值，那么串联硅二极管将在很宽的电流范围内为您提供或多或少的对数指示。
二极管的主要问题是电压降随温度的变化，可以通过在相同温度下使用参考电流运行第二个二极管来显着减轻。整流桥内的两个二极管将热耦合，非常适合此，我已经在原理图上标记了连接，桥 + ve 保持未使用状态。由于您的负载功率非常低并且大电流只是短脉冲，因此即使将两个单独的二极管绑在一起也应该没问题。例如，1N540x 适用于 3 A 连续电流，并且在 100 µA 时仍会有显着的正向压降。
它的优点是负载电压变化很小，在 500 µA 和 1.5 A 之间可能只有几百 mV，远小于测量 mA 的电阻分流器。
用电流吸收器替换 R1 会使参考电流更准确，但（电源电压 - 0.7 V）/R1 可能足以满足大多数用途。理想情况下，参考电流应处于您想要测量的最佳范围的中间。在 1 到 10 mA 范围内的某个地方感觉很好。
电压表读数将与负载与参考电流之比的对数成正比。二极管的输出阻抗非常低，因此使用运算放大器放大差异（可能是对其进行缩放或接地参考）将很简单。
您需要在高电流和低电流下校准测量转换以建立对数定律，最好在两者之间的几个点进行检查。请记住，在大电流下校准会加热负载二极管，因此您可能需要使用短脉冲（与发射脉冲一样短），以尽量减少热漂移误差。
Neil_UK 答案的扩展，如果您需要相当准确的睡眠电流但不关心使用相同电路测量高电流，则将二极管和电阻并联：
这样，当电流较低时，电阻两端的电压将成比例，并且足够低以使二极管有效关闭，因此它不会将过多的电流从电阻分流（尽管检查二极管的规格）。
当电流很高时，二极管会导通并将电压降限制在某个合理的值。如果您此时也想测量电流，可以添加另一个串联分流器，如下所示（想法由@dim 提供）：
您将其描述为范围广泛。真的不是。
您的最大值 1.5A 是最小值 800uA 的 1875 倍。16 位 ADC 的范围为 65535 位。如果您将最大限制设置为 5A，并允许电流为正或负，则每比特的分辨率为 153uA。如果电流变化不是太快，您可以通过过采样进一步提高分辨率 - 例如，16 次过采样会将其降低到每比特 38uA。所以测量没有问题。
您的问题只是分流电阻上的电压降。欧姆先生有答案 - 让你的分流电阻更小！您可以轻松购买 0.1 欧姆的电阻，甚至 0.01 欧姆。（谷歌“0R1”或“0R01”，这是表示欧姆分数的标准方法。）
之后的问题是如何测量分流器上的电压。您需要一个输入阻抗非常高的差分放大器，这样您就可以在不影响电压的情况下测量电压。然后，您想对其进行一些增益，以便您可以使用合适的电压驱动 ADC。
低电压意味着更多的噪声问题，因此请注意走线和所有其他最佳实践布局材料。您还需要适当注意稳定的电源和参考。开关模式稳压器在这里不是您的朋友。即使是开关模式后的线性稳压器也不一定有足够的 PSRR 来正确消除纹波。
增益级不可避免地会有一些直流偏移。您需要包括一个自校准步骤，在该步骤中测量无电流的 ADC 读数，然后在实际进行电流测量时减去该零读数。您可以在启动时自动执行此操作（许多仪表在启动时“滴答”，这是因为它们在板载参考之间切换以进行自动校准），或者您可以执行一次然后将结果存储在 NVM 中。
请记住，这是简短的答案！我希望这能给你一些关于如何解决这个问题的指导。
我知道这是一个老问题，但这些信息可能仍然有用。
您可能想在EEVBlog 上查看Dave Jones的uCurrent的一些设计概念。虽然它没有自动量程，但它确实涵盖了较低级别的测量；还有一些模组减少了范围的数量，同时仍然保持相当准确。
在最低限度，我会将测量分成低于 1A（实际上低于 400mA）和高于 1A（也就是在传输期间为 1.5A）范围。
如果没有更多信息（我承认在远离原始问题的情况下可能无法提供），很难给出具体信息，但我会看看我能做什么。
除非您使用单片 mcu/收发器设备（nrf5x、STBlue 等），否则我会以与路由数字电流路径相同的方式处理无线电电源路径，以避免影响您的模拟电流。如果您使用的是大功率单片器件，我看到的唯一真正的解决方案是使用一个非常小的检测电阻器与一个具有非常宽输入输入范围的电流检测放大器/模块相结合。我知道 ADI 有几个（事实上我昨天只是在看电流检测放大器/模块）可能会工作。如果我不得不猜测，TI 也有可以工作的设备。
另一个信息来源是JEELabs的 Jean-Claude Wippler 的博客。多年来（看起来大约 10 岁以上），他在寻求更长的电池寿命的同时，在船上进行了不止一项电流消耗实验。虽然它可能不是直接的，但它可能会为 OP 提供关于前进方向的想法。这是我看到的有关该主题的最新文章。为了查看他的长长名单和历史，我使用了简单的谷歌搜索
site:jeelabs.org current measurement
我刚刚发现了CurrentRanger，它将 uCurrent 概念（低负载电流测量）提升到了一个全新的水平。自动测距、串行输出和可选的 OLED 显示屏只是其中的几个新功能。原理图和固件可用，Felix 详细介绍了设计。
编辑：通过链接这些页面来更好地了解我的想法。
第二次编辑：添加 CurrentRanger。评论中的抱怨之一是 uCurrent 不是自动量程。