電流監控功能在電源管理、電磁閥控制和電機控制等許多應 由此可獲得該系統的輸入至輸出傳遞函數:用中非常關鍵。在負載的高端監控電流,就可以實現精確的電流檢測和診斷保護,防止對地(GND)短路。
AD8210 等集成器件可提供高電壓接口,并能夠在分流電阻上進行雙向電流監控,從而簡化高端電流監控。它具有高共模抑制(CMR)特性和出色的溫度性能,可在應用中實現最佳精度。該器件放大經分流電阻流至負載的電流,并提供以地為參考、與負載電流成比例的輸出電壓。
在采用雙電源的應用中,AD8210 的輸出可以驅動 AD8274等精密、低失真差動放大器,如圖 1 所示。AD8274 可提供額外增益,并以所需的輸出共模電壓為中心實現 AD8210 輸出電平轉換,這有利于與使用雙電源的其它電路元件實現接口。精密基準電壓源 AD780 提供 2.5 V 基準電壓,使 AD8210能夠執行雙向電流監控,同時為 AD8274 的電平轉換功能提供基準電壓。
(原理示意圖:未顯示去耦和所有連接)
電路描述
流至負載的電流流經電阻RSHUNT。該電阻上的電壓由AD8210以 20 V/V的增益放大。AD8210 可以承受?2 V至+65 V范圍內的輸入共模電壓。它還具有高共模抑制(CMR)特性,即使存在PWM共模信號也能監控電流,例如監控H-橋配置中受驅動電機的相位電流。圖2顯示監控PWM電機電流時的典型波形,圖 3 顯示電路過載特征。
AD8210 輸出與分流電阻上的電流成比例,其傳遞函數如下:
AD8210 輸出偏置 2.5 V,將兩個VREF引腳與 2.5 V精密基準電壓源AD780 相連即可實現。這樣,AD8210 便能夠雙向監控流經分流電阻的電流。當電流從正輸入端流至負輸入端時,輸出變為 2.5 V以上的正電壓。當電流反向流動時,輸出變為2.5 V以下的負電壓。AD780 輸出端也與AD8274 負輸入端相連,確保AD8274 輸入具有與AD8210 相同的共模電壓。AD8274 的正輸入端直接與AD8210 輸出端相連。AD8274 采用±15 V電源供電,并且配置為同相 2 倍增益模式。它計算其兩個輸入之間的差值,并采用 2 倍增益。
由于兩路輸入均以 2.5 V 為中心,因此 AD8274 僅放大差值,由此可獲得該系統的輸入至輸出傳遞函數:
將引腳 3 與 GND 相連,AD8274 的輸出共模電壓可設置為 0 V。因此,輸出電壓的正負取決于分流電阻上負載電流的方向。
本電路提供了一種簡單、精確的電流監控解決方案。AD8210可消除高共模電壓,僅放大分流電阻上的小電壓,從而提供以所施加的 2.5 V 基準電壓為中心的輸出電壓。利用 AD8274則能輕松地與電路中采用雙電源供電的其它器件實現接口。它可消除 AD8210 的 2.5 V 共模偏移,并相對于 GND 轉換AD8210 的輸出電平。
1 μF電容用來對AD780 輸入與輸出引腳之間的基準電壓源去耦。應將一個 0.1 μF低電感陶瓷去耦電容(圖中未顯示)與VS相連,并使其非常靠近這兩個IC。典型的去耦網絡由一個1 μF至 10 μF電解電容和一個 0.1 μF低電感陶瓷MLCC型電容并聯構成。
為了使本文所討論的電路達到理想的性能,必須采用出色的布局、接地和去耦技術(請參考教程MT-031和教程MT-101)。至少應采用四層PCB:一層為接地層,一層為電源層,另兩層為信號層。
常見變化
AD8274 具有較寬的電源電壓范圍,可以采用±5 V 等較低電壓雙電源供電。上述電路應用選擇增益 2 來提供最寬的動態范圍,但根據用戶的需求不同,也可以將AD8274 配置為增益為?的差動放大器。諸如 AD8271 和 AD8276 等其它差動放大器可以提供單位增益的精密電平轉換。
基于 AD8210 的 5 V 電源建立電阻分壓器后,也可以獲得 2.5V 基準電壓。由于必須采用低阻抗源才能保持數據手冊中規定的增益和失調額定值,因此必須用緩沖器來驅動 AD8210和 AD8274 的基準電壓引腳。
AD780 是一款超高精度基準電壓源,在全部溫度、負載和線路條件下均具有出色的輸出穩定性。在誤差預算稍高的應用中,也可以使用 ADR421 或 ADR03 等成本較低的基準電壓源。
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