該電路修改標準32V高端電流監視器，以測量負載電流（至30mA），同時適應任何級別的高電壓，但受外部元件的限制。（所示組件允許測量至4A。

介紹

測量執行器或電機中電流的最簡單技術是通過檢測負載和接地之間添加的小電阻元件上的壓降來監控其接地電流。由于該器件及其相關電子器件共享相同的接地電位，因此您只需放大接地電流信號。

然而，這種方法無法檢測到器件接地短路，這可能會使高端驅動電路過載。為了減輕這種潛在的故障情況，高端電流監測器將檢測電流監測器下游的短路和類似故障。

高端電流監控具有優勢，但由于缺乏能夠處理工業中使用的高電壓電平（從 24V 到許多 100 伏）的設備，其使用受到限制。現成的器件可以工作在32V和76VDC，但即使是76VDC也不足以滿足許多應用的需求。圖1顯示了使標準32V器件適應任何電壓電平的簡單方法，但受外部元件的限制。（顯示的組件支持 130V。負載電流大于30mA時，精度優于1%。

圖1.所示組件使36V高端電流監控IC（U1）能夠在高達130V的共模電壓下工作。 （對于更高的電壓，請按照文中的建議重新調整R1的大小。

選擇U1作為其電流輸出級，它允許輕松實現將輸出信號電平轉換到地所需的電流鏡。然后，使用A/D轉換器或比較器輕松監控以地為參考的信號。

在該應用中，施加到負載的電流在存在130VDC共模電平的情況下進行監控。首先，確保 Rs+、Rs- 和 V+ 引腳沒有違反 U1 的絕對最大額定值（相對于 GND 引腳的 36VDC）。為此，24V 齊納二極管 Z1 將 V+、Rs+ 和 GND 引腳之間的電壓限制為 24V。因此，這些引腳之間的典型電壓為24V減去Q1的Vbe或23.3V。

該電路的電流約為700μA。 注意：制造商建議的偏置電流為500μA，但齊納二極管的di/dt斜率在300μA以下變為負值，這會帶來噪聲甚至振蕩（圖2）。最小額定偏置（300μA至500μA）設置R1的最大值，R1和D1組合的最大允許功耗設置R1的最小值。因此，對于100V至250V之間的電源軌，合理的R1值介于150kΩ至225kΩ之間（本例中為150kΩ）。

源阻抗）變為負值，產生額外的噪聲和振蕩的可能性。

圖2.Vzener 與 Izener 的曲線圖（圖 1 中的齊納二極管）表示對應于高端電壓和 R1 的各種組合的 Izener 值。對于低于~400mA的偏置電流，請注意，該曲線的斜率（表示齊納二極管的動態源阻抗）變為負，從而產生額外的噪聲和振蕩的可能性。

Q1和R1形成并聯穩壓器。Q1 被選為其最大 VCE額定值 （-300V）、高增益 （1.0mA 時為 100V/V） 和功率處理能力 （500mW）。輸出電流與 Rs+ 和 Rs- 之間的電壓差 （Vsense） 成正比：Iout = Gm x Vsense，其中 Vsense = Rsense x Iload。U1的Gm為10mA/V。如果最大監控負載電流 （Iload） 為 4A，且 Rsense = 10mΩ，則最大 Iout 為 10mA/V x 10mΩ x 4A = 400uA。

因此，Iout與Iload成正比，最大預期輸出為400uA。對于寬動態范圍的應用，其中Vsense可以接近內部差分對（700mV）的絕對最大額定值，則應通過在Rsense和Rs+之間以及Rsense和Rs-之間增加串聯電阻來保護檢測引腳。當Rs+至Rs-之差為700mV時，應選擇電阻值以將輸入電流限制為<10mA。

Iout現在與Iload成正比，但為了便于監控，必須通過由Q2和R2組成的電流鏡將其水平移至地。Q2的高增益迫使集電極電流接近發射極電流，施加于R2時產生可在Vout處測量的電壓。與Q1一樣，Q2需要最大Vce額定值為-240V（所示器件額定值為-300V）。

Vout現在等于Iout x R2（由于Q2基極電流流出，Q2集電極的實際輸出電流略低。Iload = 4A 時，Vout = 400uA x 10.0KΩ = 4.0V。通過適當選擇Q1、Q2和基極電阻R1，可以適應工作電壓更低或更高的設計。

審核編輯：郭婷