中心議題：

• 車載應用中的電流檢測
• 監測線路分析

解決方案：

• 電路必須配置為衰減器
• 采用高共模電壓差動放大器

車載應用中的電流檢測包括控製通過螺線管和噴射器的電流。例如
，在柴油噴射時，我們用48V或更高的電壓迅速地將感應噴射器的電流提高到20安培。一旦達到20A

，電流檢測電路就會向控製電路提供反饋信號
，以保持噴射器電流為20A不變。電dian流liu檢jian測ce通tong常chang可ke增zeng強qiang重zhong要yao的de性xing能neng或huo特te性xing。電dian動dong車che窗chuang係xi統tong是shi展zhan示shi電dian流liu檢jian測ce技ji術shu優you勢shi的de一yi個ge很hen好hao的de例li子zi。由you於yu馬ma達da扭niu矩ju與yu電dian流liu成cheng正zheng比bi，因yin此ci馬ma達da在zai扭niu矩ju過guo大da的de情qing況kuang下xia就jiu會hui停ting止zhi工gong作zuo，比bi方fang說shuo人ren的de胳ge膊bo卡ka在zai電dian動dong車che窗chuang上shang，或huo者zhe機ji械xie係xi統tong發fa生sheng故gu障zhang時shi，馬ma達da都dou會hui停ting止zhi工gong作zuo。

電流檢測的方法
　　
負載或電源的低壓側或高壓側都可進行電流檢測。共模電壓是指分路(shunt)上的電壓(不是分路上的差分電壓)，在低壓側檢測為零伏。低壓側檢測最簡單，可采用最基本的放大器電路。低壓側檢測的難點在於：低壓側檢測會影響係統的接地端，可能還需要增加更多的線路，而且這種作法通常不利於故障診斷。圖1中的高壓側分路放大器可檢測很高的電源電壓上極低的差分電壓(通常為100mV或更低)，通常在車載應用中為13.8V。不過，如果為無限製的(unconditioned)電池線路，那麼會受瞬變影響：如果無意中將電池方向放錯就會出現–13.5V的情況，如果出現負載突降或感應反衝

，那麼最大瞬變可達72V。不妨設想，放大器通常采用5～12V的單電源供電(5V的電源供電日益常見)
，這就需要放大器的輸入引腳連接到共模電位，大大超過了放大器電源軌的限製。


圖1在zai高gao壓ya側ce電dian流liu檢jian測ce中zhong，共gong模mo電dian壓ya是shi主zhu要yao問wen題ti老lao式shi分fen路lu檢jian測ce電dian路lu基ji於yu差cha動dong放fang大da器qi，即ji周zhou圍wei帶dai四si個ge電dian阻zu來lai設she置zhi增zeng益yi並bing提ti供gong差cha動dong輸shu入ru的de運yun算suan放fang大da器qi(operationamplifier)。這些電阻使運算放大器能接受超過其電源軌的共模電壓。不過，這也會帶來下麵一些負麵問題：一是電路必須配置為衰減器
，在隨後的運算放大器級中恢複增益，如圖2A中的IC結jie構gou圖tu所suo示shi，運yun算suan放fang大da器qi的de增zeng益yi會hui成cheng倍bei增zeng大da第di一yi個ge放fang大da器qi的de偏pian置zhi和he漂piao移yi量liang，從cong而er降jiang低di整zheng體ti性xing能neng。二er是shi采cai用yong高gao共gong模mo電dian壓ya差cha動dong放fang大da器qi要yao增zeng加jia電dian阻zu網wang絡luo，以yi使shi之zhi在zai仍reng然ran隻zhi提ti供gong單dan位wei增zeng益yi的de同tong時shi能neng夠gou接jie受shou較jiao高gao的de共gong模mo電dian壓ya。高gao共gong模mo差cha動dong放fang大da器qi帶dai來lai的de影ying響xiang在zai於yu：運算放大器的噪聲增益與共模衰減成正比
，如圖2B所示的差動放大器結構采用了20:1的內部共模衰減，此舉使放大器的偏置、漂移和噪聲都比運算放大器本身擴大了20倍。此外，較大的輸入電阻也會造成較高的噪聲。

圖2可用於車載電流檢測的電阻型高共模電壓差動放大器電流分路監控器是shi專zhuan門men用yong於yu分fen路lu電dian流liu檢jian測ce的de高gao共gong模mo電dian壓ya差cha動dong放fang大da器qi，能neng夠gou解jie決jue電dian阻zu型xing差cha動dong放fang大da器qi的de局ju限xian性xing。電dian流liu分fen路lu監jian控kong器qi與yu差cha動dong放fang大da器qi相xiang比bi的de主zhu要yao區qu別bie在zai於yu：qigongmodianyagongnengtongchangzhikuozhandaozhengdianya，eryixiedianliufenlujiankongqiyunxugongmojiedi。zhehuizaochenggengduodeyanshengqingkuang
，womensuihouhaiyaotandao。gongmodianyagongnengyeyunxukuozhandaofudianya。dianliufenlujiankongqicongyikaishishejishijiushiyidandianyuandianyagongzuode，tongchangzuididianyakeda2.7V。圖3顯(xian)示(shi)了(le)兩(liang)類(lei)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)
，分(fen)為(wei)電(dian)流(liu)輸(shu)出(chu)型(xing)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)和(he)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)型(xing)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)。電(dian)流(liu)輸(shu)出(chu)型(xing)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)通(tong)常(chang)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)較(jiao)低(di)，需(xu)要(yao)外(wai)部(bu)輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)
，從(cong)而(er)使(shi)終(zhong)端(duan)用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)設(she)定(ding)增(zeng)益(yi)。電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)器(qi)件(jian)采(cai)用(yong)固(gu)定(ding)增(zeng)益(yi)且(qie)不(bu)需(xu)要(yao)其(qi)他(ta)組(zu)件(jian)。
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圖3兩大類電流分路監控器包括：A)電流輸出型分路監控器和B)電壓輸出型分路監控器車載應用的一般性技術要求
車載電流檢測分為兩大類型：一yi類lei是shi直zhi接jie連lian接jie到dao電dian池chi


，另ling一yi類lei是shi通tong過guo限xian製zhi瞬shun態tai偏pian移yi的de保bao護hu電dian路lu連lian接jie。上shang述shu情qing況kuang會hui影ying響xiang電dian流liu分fen路lu監jian控kong器qi上shang共gong模mo電dian壓ya額e定ding值zhi的de要yao求qiu。車che載zai的de12V電子係統最高電壓為14.4V，但電池總線器件上的瞬態電壓最高可達75V，甚至會發生電池換極。我們還要考慮到另一種共模情況：電dian源yuan線xian路lu的de分fen路lu開kai啟qi
，且qie接jie地di短duan路lu的de情qing況kuang。這zhe時shi共gong模mo電dian壓ya為wei零ling。電dian流liu流liu動dong時shi必bi須xu進jin行xing檢jian測ce
，也ye就jiu是shi說shuo，放fang大da器qi在zai零ling共gong模mo電dian壓ya時shi也ye要yao能neng正zheng常chang工gong作zuo。最zui後hou，我wo們men不bu妨fang考kao慮lv一yi下xia如ru圖tu4所示的脈衝寬度調製(PWM)螺(luo)線(xian)管(guan)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)情(qing)況(kuang)。在(zai)本(ben)例(li)中(zhong)，螺(luo)線(xian)管(guan)頂(ding)部(bu)開(kai)啟(qi)時(shi)達(da)到(dao)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)。開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)時(shi)
，電(dian)壓(ya)將(jiang)回(hui)到(dao)二(er)極(ji)管(guan)電(dian)壓(ya)降(jiang)大(da)小(xiao)的(de)負(fu)電(dian)平(ping)上(shang)。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)在(zai)低(di)至(zhi)–2V的共模電壓下仍能工作。


圖4PWM應用中應進行電流檢測，即便在共模電壓降至二極管電壓降大小的負電壓的回掃期間也要進行檢測。

在許多應用中
，電流應與某個設定值相比較。通常說來，進行電流比較還需要電流分路監控器
、比較器和參考電壓。此外
，理想的比較器輸出應與大多數常見的邏輯電路很好地兼容。圖5給出了電流比較的例子。在本例中
，將電流與采用TIINA200係列電流分路監控器和比較器的簡單單電壓結點進行了比較。R1和R2形成分壓器
，以根據INA200係列比較器的內置0.6V電壓結點來設置電壓結點。(INA200係列的增益很有特點：INA200的增益為20
，INA201的增益為50，INA202的增益為100。)


圖5jiandandedandianyajiediandianliubijiaomouxiexitongxuyaobuzhiyigedianliuxianzhidianping。julilaishuo，xitongyijiaodidedianliuxianzhizuoweiguzhangjijiangfashengdezhishiqi

，eryijiaogaoxianzhizuoweiguanbixitongdebiaozhi。INA206-INA208係(xi)列(lie)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)采(cai)用(yong)兩(liang)個(ge)比(bi)較(jiao)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)上(shang)述(shu)功(gong)能(neng)。某(mou)些(xie)係(xi)統(tong)會(hui)對(dui)較(jiao)低(di)限(xian)製(zhi)采(cai)用(yong)延(yan)遲(chi)輸(shu)出(chu)
，以(yi)避(bi)免(mian)超(chao)出(chu)最(zui)低(di)限(xian)製(zhi)後(hou)引(yin)起(qi)不(bu)必(bi)要(yao)地(di)觸(chu)發(fa)瞬(shun)態(tai)偏(pian)移(yi)。圖(tu)6中的電路將INA206電流分路監控器部分的輸出反饋給兩個比較器，這會生成一個有效的低輸出警報，並為關閉MOSFET緩衝路徑提供適當極性。

圖6顯(xian)示(shi)了(le)電(dian)流(liu)與(yu)兩(liang)個(ge)電(dian)壓(ya)結(jie)點(dian)比(bi)較(jiao)的(de)電(dian)路(lu)。較(jiao)低(di)的(de)電(dian)壓(ya)結(jie)點(dian)激(ji)活(huo)警(jing)報(bao)輸(shu)出(chu)，我(wo)們(men)可(ke)為(wei)其(qi)配(pei)置(zhi)一(yi)個(ge)適(shi)當(dang)的(de)延(yan)遲(chi)電(dian)路(lu)，以(yi)避(bi)免(mian)錯(cuo)誤(wu)的(de)瞬(shun)態(tai)觸(chu)發(fa)。較(jiao)低(di)的(de)電(dian)壓(ya)結(jie)點(dian)在(zai)比(bi)較(jiao)器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)內(nei)置(zhi)閾(yu)值(zhi)為(wei)0.6V。Q1為較高電壓結點輸出提供緩衝
，通過電源開關MOSFET關閉電源，如果電流超過上限則啟用Q2。較高電壓結點采用INA206的1.2V參考電壓，INA206具有避免在沒有鎖存功能的電壓結點發生振蕩的鎖存功能。

圖6在該雙電平電流比較電路中，低電平延遲輸出可對即將發生的過載發出警報


，支持鎖存功能的上限可將負載電源關閉。