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高端电流检测:差动放大器vs电流检测放大器(一

来源:首页 | 时间:2018-06-04

  在上述所有配置中,监控负载电流的取样电阻上的脉宽调制(PWM)共模电压在从地到电源的范围内摆动。利用从电源级到FET的控制信号可以确定这个PWM输入信号的周期、频率和上升/下降时间。因此,监控取样电阻上电压的差分测量电路要求极高共模电压抑制与高压处理能力,以及高增益、高精度和低失调——其目的是为了反映真实的负载电流值。

  在使用单一控制FET的电磁阀控制(图1)中,电流始终沿同一方向流动,因此单向器就足够了。在电机控制配置(图2与图3)中,电机相位进行分流意味着取样电阻中的电流沿着两个方向流动,因此,需要双向器。

  许多半导体供应商都为高端电流检测提供了多种方案,然后研究这类应用的设计工程师发现,这些方案都可以遵循两个截然不同的高压结构来进行分类:电流检测

  接下来,我们将会详细介绍这两种架构的重要差异,以帮助高端电流检测设计工程师选择最适合应用的器件。我们将比较两个高压器件:AD8206双向,AD8210双向电流检测

  。这两个器件具有相同的引脚,都具备高端电流取样监控功能,但是其性能指标与架构却不同。那么,如何选择合适的器件呢?

  AD8206(图4)是一款集成的高压, 通过内置输入电阻网络能够将输入电压削弱至1/16.7,使其能承受高达65 V的共模电压,以使共模电压保持在

  A1的输入电压范围内。但是,其内部的输入电阻网络也会使差分信号以同样比例衰减。为了实现AD8206的20 V/V增益,

  A2同向输入端连接,外部低阻抗电压施加到精密配置的电阻分压网络,来实现偏置。AD8206的一个优异特性是:当共模电压为-2 V(共模偏置则为250 mV,如图所示)时,它能够正确地放大差分输入电压。

  ,功能与AD8210一样,并且引脚兼容。但是,AD8210的工作方式与差动

  包括一个采用XFCB IC制作工艺制造的高压晶体管,由于此类晶体管的VCE击穿电压超过65 V,因此输入端的共模电压可以高达65 V。

  如AD8210,采用如下方式放大小差分输入电压。输入端通过R1和R2与差动

  A1输入端的电压为零。当AD8210的输入信号为0 V时,R1和R2中的电流相等。当差分信号非零时,其中一个电阻的电流增加,而另外一个电阻的电流下降。电流差与输入信号大小成比例,极性相同。流过Q1和Q2的差分电流由两个精密调整的电阻转换成以地为参考的差分电压。接着,

  A2利用低压晶体管——由其5 V(典型值)电源供电——对该电压进行放大,实现最终输出增益达到20。

  A1的输入保持在5 V电源附近,即使输入共模电压下降到5 V以下,或低至–2 V。因此,在共模电压以及器件的5 V电源以下时,可以实现精确的差分输入电压测量。

  因采用高压制作工艺,能承受高共模电压,。毫无疑问,两个架构的不同将导致其性能差异,设计工程师在选择高端电流检测解决方案时必须考虑这些性能差异。通常,厂商的数据手册已提供了大部分信息,可根据精度、速度、功耗及其他参数对器件的类型做出正确判断。然后,器件架构内在的某些重大差异是无法在数据手册中立刻发现的,但这些也是非常重要的设计考虑事宜。下面给出了一些工程师在实现最佳解决方案时必须考虑的关键点。


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