介紹

儀表放大器(IA)用于增益精度和直流精度很重要的地方，例如測(cè)量和測(cè)試設(shè)備。IA的缺點(diǎn)是成本。然而，廉價(jià)的電流檢測(cè)放大器可以處理高共模電壓，并與IA具有一些共同特性。因此，在某些應(yīng)用中，例如以地為參考的-48V至+5V電源轉(zhuǎn)換器，電流檢測(cè)放大器可以取代IA，從而降低成本。

電流檢測(cè)放大器與儀表放大器

電流檢測(cè)放大器檢測(cè)由連接在其差分輸入端的精密“檢測(cè)電阻”產(chǎn)生的電壓。電阻的電壓電平高于系統(tǒng)中其他電源的電壓電平。輸出是差分輸入電壓的放大精密單端副本，參考系統(tǒng)等電位(地)。

.對(duì)于給定的電流值，電流檢測(cè)放大器的精密增益降低了檢測(cè)電阻對(duì)電流測(cè)量線路施加的電壓負(fù)擔(dān)，因?yàn)闇y(cè)量所需的輸出電壓所需的檢測(cè)電阻壓降較小。因此，電流檢測(cè)放大器符合電壓儀表放大器(IA)的基本描述：它是一種精密增益差分放大器。

電流檢測(cè)放大器和IA之間的主要區(qū)別在于，IA通常在由輸入電壓軸和正交共模電壓軸(±輸入電壓，±CMV)定義的四個(gè)象限中工作。相比之下，標(biāo)準(zhǔn)電流檢測(cè)放大器僅在一個(gè)象限(通常為+輸入電壓，+CMV)中工作，有些在兩個(gè)象限(±輸入電壓，+CMV)中工作。對(duì)于電流檢測(cè)放大器，輸入電壓的符號(hào)由測(cè)量電流的極性決定。此外，電流檢測(cè)放大器的CMV范圍更寬。

在功率轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中

電流檢測(cè)并不是唯一受益于精確放大信號(hào)并以大電壓差分隔的水平傳輸信號(hào)的應(yīng)用。圖1(以地為參考的-48V至+5V電源轉(zhuǎn)換器)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用顯示了當(dāng)今電流檢測(cè)放大器的能力。

圖1.這種簡(jiǎn)單的電源轉(zhuǎn)換器從-48V獲得+5V(或+3.3V)。

(在概念上)設(shè)計(jì)輸入源和輸出電壓極性相反的開關(guān)轉(zhuǎn)換器很容易。然而，當(dāng)您了解工程細(xì)節(jié)時(shí)，電路拓?fù)涞倪x擇更加困難。對(duì)于使用標(biāo)準(zhǔn)正能量源工作的轉(zhuǎn)換器，輸出電壓和穩(wěn)壓器反饋電壓的參考電平是相同的：能量源的負(fù)極。在這種情況下，電平為-48V，由轉(zhuǎn)換器的正源拓?fù)涠x。

該-48V基準(zhǔn)與應(yīng)用意圖相矛盾，該應(yīng)用假設(shè)低壓正輸出必須相對(duì)于公共(接地)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。隔離式拓?fù)?反激式、正激式)采用不同的輸入電壓和穩(wěn)壓輸出參考點(diǎn)工作，是此類應(yīng)用的首選，盡管它們的成本更高，電路更復(fù)雜。

對(duì)于圖1所示的更簡(jiǎn)單解決方案，標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)轉(zhuǎn)換器工作在非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。傳統(tǒng)的變壓器/光耦合器設(shè)計(jì)將輸出檢測(cè)電平隔離、分離并移位至轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)點(diǎn)，為此采用電流檢測(cè)放大器(MAX4080F)。本例中的轉(zhuǎn)換器IC為MAX668，但該電路可采用其他升壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。

MAX668升壓轉(zhuǎn)換器在FB端具有1.25V的調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)，MAX4080F的差分輸入端電壓與OUT和GND端之間的電壓之間的增益為5。在轉(zhuǎn)換器的FB端子產(chǎn)生1.25V所需的差分輸入電壓為0.250V。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，連接在+5V輸出和系統(tǒng)地(共模)之間的分壓器在MAX4080F差分輸入端產(chǎn)生0.250V電壓。

圖2顯示了+5V和+3.3V版本在1A恒定負(fù)載下的電路調(diào)節(jié)，圖3顯示了兩種版本的效率與負(fù)載電流的關(guān)系。MAX4080F輸入端與GND端子之間的最大允許電壓差為75V，CMRR(共模抑制比)為120dB。

圖2.V外與V在圖1所示電路。圖表顯示，對(duì)于+5V和+3.3V版本，在1A恒定負(fù)載下的電路調(diào)節(jié)率在較高輸入電壓下有所改善。

圖3.圖1所示電路的效率與負(fù)載電流的關(guān)系。

為什么-48V 系統(tǒng)的低電壓很重要

為了保護(hù)電話線免受電解腐蝕，第一批電話系統(tǒng)交換機(jī)采用“中央電池”電源，其極性相對(duì)于接地(接地)為負(fù)。而且，為了確保這些系統(tǒng)中使用的繼電器具有良好的低噪聲觸點(diǎn)，電源電壓(-48V)高于大多數(shù)其他電池供電系統(tǒng)。

然而，自六十年代初以來，電子系統(tǒng)已經(jīng)朝著另一個(gè)方向發(fā)展。在NPN雙極晶體管作為主導(dǎo)有源器件的主導(dǎo)地位的推動(dòng)下，當(dāng)今模擬和數(shù)字系統(tǒng)的幾乎所有電源都會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于參考等電位(地)的正電壓。

由于今天的大部分電信電源都是分布式的，并且使用起來與早期一樣，因此主電源仍然是-48V，并帶有大量備用電池。另一方面，電信系統(tǒng)現(xiàn)在完全是電子化的，需要低壓正電源線路。因此，從-48V系統(tǒng)產(chǎn)生低壓正電源是一個(gè)常見的要求。

結(jié)論

正如我們所看到的，電流檢測(cè)放大器和儀表放大器具有一些共同的核心特性，可以允許使用更便宜的電流檢測(cè)放大器來代替昂貴的儀表放大器。我們描述了一個(gè)替代示例電路，由電流檢測(cè)放大器(MAX4080F)和升壓轉(zhuǎn)換器IC(MAX668)組成。精確放大信號(hào)并以大電壓差分隔的水平傳輸信號(hào)不僅有利于電流檢測(cè)，而且對(duì)于電信系統(tǒng)中使用的以地為參考的-48V至+5V電源轉(zhuǎn)換器也有好處。

審核編輯：湯梓紅