为什么低电压放大器适合在没有任何共模电压限制的情况下准确地检测电流

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如何将低电压精密 运算放大器 的性能扩展到高电压的高侧 电流 检测应用 前言 支持扩展共模电压的专用设备通常用于高侧电流检测。但是专用设备有自己

如何将低电压精密运算放大器的性能扩展到高电压的高侧电流检测应用

前言

支持扩展共模电压的专用设备通常用于高侧电流检测。但是专用设备有自己的局限性。当共模电压超过100V,会是什么情况呢?是否还能够精确测量电流?经典的5V运算放大器似乎完全不适合这种测量。但是只需几个外部元件,我们将发现低电压放大器绝对适合在没有任何共模电压限制的情况下准确地检测电流。

原理图和描述

该应用的主要目标是测量一种采用150V电压的工业电机控制的电流;如图1所示,这要归功于分流电阻。为精确测量低电流,使用了5V精密运算放大器。

图1:典型应用

150V输入会不会烧坏运算放大器?如果V1电压被用于产生第一个运算放大器OP_A的正极电源(Vcc_H),则不会。

如果我们使用击穿电压为4.7V的齐纳二极管(BZT52C4V7S),那么就产生了OP_A的负极电源(Vcc_L)。在这种情况下,OP_A的电压为4.7V,从Vcc_L=145.3V到Vcc_H=150V。

电阻Rz用于偏置二极管(~5mA)并为运算放大器的偏置电流(~40µA)提供回路。

电压Vsense是电流流经Rsense的结果,并且被R1、R2、R3和R4电阻放大。

P-MOSFET(BSP2220)产生的精确输出电流与流入Rsense的电流成正比,而与电阻R4产生的相对于接地的电压Vo与高侧电流成正比。第一级电压输出可以由等式1给出:

(1)

第二个运算放大器OP_B对于缓冲Vo电压是必要的。添加电阻R5是为了保护OP_B固有的防静电二极管免遭启动时可能流入输入引脚的高电流破坏。

电机控制消耗的最大电流是100A。所以有100µΩ的分流电阻后,最大的Vsense10mV。最大输出电压取决于Vsense电压,以及流经R4的输出电流。而且因为由微控制器的ADC进行处理,所以该最大输出电压Vo的值不能超过3.3V

为使系统正常工作,必须仔细选择组件的值。主要目标是与低的|Vgs| 一起确保OP_A的输出不会饱和。

因为保持低电流

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