不過,在這種情況下,電流檢測架構(gòu)并不是最優(yōu)的,因為輸入放大器及其相應(yīng)的輸入晶體管將直接與大的負(fù)壓相連。因為輸入信號不應(yīng)當(dāng)受大的輸入負(fù)直流電壓的影響,因此,電流檢測放大器的輸入ESD二極管通常設(shè)計成僅在指定輸入電壓范圍的低端以外導(dǎo)通。
除了直流負(fù)壓,這種電流檢測器還容易受到負(fù)的輸入瞬態(tài)負(fù)流的影響。在PWM系統(tǒng)中這是一種常見情況,其中電流取樣檢測器隨著內(nèi)部FET開關(guān)導(dǎo)通與關(guān)斷,其輸入共模電壓從地到電源電壓之間擺動。同樣,也必須認(rèn)真考慮最大絕對額定值,這些值主要由放大器輸入ESD二極管決定。和以前一樣,差動放大器受到高輸入電阻的保護(hù),從本質(zhì)上講是阻止負(fù)的瞬態(tài)電流進(jìn)入;因此ESD二極管通常設(shè)計為能夠鉗位大的負(fù)電壓。但是,當(dāng)采用電流檢測架構(gòu)時,在每個短路瞬間,負(fù)瞬態(tài)電流能啟動輸入ESD保護(hù),而通常的設(shè)計是:當(dāng)輸入電壓接近放大器輸入共模額定值時,啟動輸入ESD保護(hù)。雖然這種大小的脈沖一般不會損壞AD8210放大器ESD單元,但這方面的性能因器件不同而異。為了確保不會出現(xiàn)錯誤,在實際系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)對這個參數(shù)進(jìn)行測試。
輸入偏置電流:在電源管理非常重要以及必須考慮少量泄漏的應(yīng)用中,兩種架構(gòu)中的不同輸入結(jié)構(gòu)都要求考慮輸入偏置電流。例如,在電池電流檢測系統(tǒng)中,兩個架構(gòu)都可以監(jiān)控高端電流。不過,當(dāng)系統(tǒng)關(guān)斷且電流檢控器的電源關(guān)斷時,雖然輸入仍然與電池相連,差動放大器(如AD8206)內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)中的固有接地線路將需要偏置電流,以持續(xù)耗盡電池電流。另一方面,由于輸入共模阻抗非常高(AD8210輸入共模阻抗》5 MΩ),采用電流檢測架構(gòu)的放大器不會耗盡電池,因為在輸入到接地的路徑中幾乎沒有電流。
結(jié)論
在汽車、電信、消費電子和工業(yè)應(yīng)用中,高端電流檢測是一種廣泛的需求?,F(xiàn)在市場上銷售的集成高壓差動放大器和電流檢測放大器都可以實現(xiàn)這種功能。根據(jù)應(yīng)用中的精度和性能要求,系統(tǒng)工程師需要認(rèn)真考慮哪種類型的電流檢測器最適合其系統(tǒng)。下表概括出典型考慮因素。
兩種類型的電流檢測器都可以工作,但不同架構(gòu)的優(yōu)勢卻取決于截然不同的指標(biāo)折衷。對于瞬態(tài)電流監(jiān)控,寬帶寬的電流檢測放大器最適合,但差動放大器更適合監(jiān)控平均電流。此外,電流檢測放大器具有最小的輸入電源關(guān)斷偏置電流泄漏,因此非常適合對電流消耗敏感的電源管理應(yīng)用。不過,采用外部濾波器時,高端電流檢測放大器的輸入結(jié)構(gòu)可能限制性能并要求仔細(xì)檢查,以確保在惡劣應(yīng)用環(huán)境使用時不超過絕對輸入額定值。
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