¿Hay alguna solución para la medición de corriente de muestreo de lado alto de alta precisión?

El más simple es el muestreo de lado bajo por MCP3421. Este es fácil y preciso. Pero esto rompe la conexión a tierra.

Si está satisfecho con este método, use un chip más que pueda proporcionar energía aislada y búferes aislados para SCL y SDA. Estoy pensando aquí en la serie ADuM54xx de ADI: -

_{(fuente: bdtic.com )}

Puede obtener versiones con diferentes configuraciones de IO para adaptarse al reloj de entrada y salida de datos del ADC. Posiblemente, el ADuM5402 sea de mayor interés para su aplicación.

Básicamente, use el chip de aislamiento y haga flotar su ADC hasta 20 V para realizar la medición.

Para la medición de PRECISIÓN, veo dos opciones:

1. Como su voltaje no es muy alto, use un buen amplificador de instrumentación. Con un CMRR alto, hará el trabajo. El AD8222 es genial. Un inconveniente: es posible que deba crear un riel de voltaje más alto que el voltaje de entrada.
2. Para voltajes más altos, puede usar un ADC aislado. Lo que significa que coloca energía aislada y ADC cerca de la resistencia medida, por lo que el componente de modo común está 0 relacionado con ellos. Un buen ejemplo es el AD7400.

Hay toneladas de amplificadores de detección de corriente de lado alto que ya incluyen las resistencias de precisión necesarias para un buen CMRR y compensación.

https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX4376-MAX4378.pdf http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8221.pdf etc...

Le sugiero que pase un momento usando el motor de búsqueda de DigiKey, mire aquí :

Luego seleccione "Sensor de corriente" en el cuadro "tipo de amplificador".

Para una compensación ultra baja, puede buscar un amplificador de instrumentación chopper (o auto-cero) como LTC1100, sin embargo, es poco probable que encuentre uno que pueda detectar un voltaje más allá de sus rieles.

Si la carga se puede encender/apagar, entonces una forma simple de anular la compensación es usar un muestreo doble: medir la corriente con la carga ENCENDIDA, luego con la carga APAGADA y restar ambas. Esto funciona extremadamente bien.

Si no quiere usar un chip dedicado, entonces un VCCS es la forma habitual de hacerlo.

Un amplificador operacional de precisión con un transistor PMOS en la salida está configurado como una fuente de corriente controlada por voltaje (VCCS). Esto convierte el voltaje en la resistencia de detección del lado alto en corriente, con una ganancia útil. Luego, vuelva a convertir la corriente en voltaje usando una resistencia, conectada a cualquier nivel común que necesite, siempre que esté al menos un par de voltios por debajo del voltaje de suministro. La resistencia de conversión C->V generalmente puede alimentar el ADC directamente, sin más almacenamiento en búfer.

Para que el circuito sea práctico y para proteger el ADC de los transitorios de arranque, agregue una resistencia de lastre entre el drenaje del PMOS y la entrada del ADC. El balasto puede reducir gran parte del voltaje entre el voltaje de suministro y el nivel máximo de entrada del ADC. De esa manera, el PMOS se mantendrá frío y la entrada del ADC obtendrá una protección de impedancia inherente. Por lo general, no se necesitan diodos Zener en ese momento, y de todos modos tienen fugas cuando están calientes, por lo que no es bueno.

Mire los IC del sensor de corriente de Allegro Microsystems. Estos usan sensores de efecto Hall y se pueden usar en aplicaciones de lado alto.

Continúe y use un monitor de lado alto, y si el voltaje de compensación le molesta, precargue la corriente, luego aplique una compensación en la salida para anular el resultado con carga cero. El TSC101 , por ejemplo, con una resistencia de detección de 0,050 ohmios, puede manejar el 4A.

Se pueden tratar hasta 2,5 mV de compensación en el chip desviando 0,0025 V/0,050 ohmios = 50 mA de la salida (para que el voltaje de compensación nunca sature el amplificador de detección).

Una fuente de alimentación negativa simplificará la traducción de nivel (y le permitirá continuar monitoreando la corriente por debajo del límite de 'modo común de entrada' de 2.8V). Dibujaría los 50 mA con un transistor NPN con base a tierra.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Quizás INA226 sea una buena opción. Puede optar por ignorar sus señales de pin de alarma, aunque no sé si ignorar es una mejor opción.