可以在負的大電壓下檢測電流的放大器電路
發布時間:2012-10-25 責任編輯:easonxu
【導讀】在(zai)電(dian)信(xin)和(he)其(qi)它(ta)使(shi)用(yong)高(gao)電(dian)壓(ya)負(fu)電(dian)源(yuan)軌(gui)的(de)場(chang)合(he),可(ke)將(jiang)一(yi)個(ge)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)與(yu)獨(du)立(li)元(yuan)件(jian)簡(jian)單(dan)結(jie)合(he),實(shi)現(xian)大(da)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)以(yi)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。高(gao)端(duan)大(da)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)(CSA)主要用於正電源軌電流監測。然而,諸如ISDN和電信電源類應用需要采用工作在負電源軌的CSA。設計負電源軌CSA的一種方法是使用一個精密儀表放大器IC和幾個分立元件。
以前一種類似方法,就是采用一個雙電源運放檢測-5V電源軌的電流。不過設計擴展到了使用了一個工作在單電源軌的放大器IC來檢測非常高的負軌電壓。本文給出的例子雖是針對-120V電源,但本設計可進行修改,實現對其它電壓水平負電壓軌的監測。
應用示例
圖1為一個典型電話交換機功率分布網絡的結構圖。一個整流器將主電源的交流電轉換成直流電,整流器的直流輸出用來給一個48V鉛酸電池充電。此電池通過電話線給用戶電話供電,因此用戶端不必要使用備用電池。

電池極性相連,因此線電壓為負(-48V)。線電壓為負能降低潮濕電話線的電化學反應腐蝕。電信網絡也使用多個直流-直流轉換器,從-48V直流輸入得到中間電源軌。這些中間電源軌給電話交換機、無線電設備、路由器、ATX計算機及其它電子設備供電。
如果負載電流超過最大額定值,故障狀態就會發生,就可能損害電源;因此,需要有輸出保護。有一種經過了長時間考驗的方法,就是用一個CSA和一個功率晶體管構成電路斷路開關。此CSA強qiang化hua了le檢jian測ce電dian阻zu上shang的de小xiao電dian壓ya降jiang,該gai檢jian測ce電dian阻zu為wei外wai加jia的de,與yu電dian池chi串chuan聯lian。每mei當dang電dian池chi電dian流liu升sheng高gao到dao最zui大da額e定ding值zhi時shi,電dian路lu斷duan路lu開kai關guan被bei觸chu發fa,最zui大da額e定ding值zhi一yi般ban為wei標biao稱cheng電dian流liu的de120%~140%。
檢測電阻既可置於負載和地之間(低端電流檢測),也可放在負載和48V電池負端(高端電流檢測)之zhi間jian。這zhe兩liang種zhong備bei選xuan方fang法fa需xu要yao在zai不bu同tong方fang麵mian作zuo出chu權quan衡heng。低di端duan電dian阻zu給gei對dui地di路lu徑jing上shang增zeng加jia了le不bu期qi望wang的de電dian阻zu。此ci外wai,不bu是shi所suo有you故gu障zhang都dou能neng用yong低di端duan方fang案an檢jian測ce到dao。
gaoduanhuofudianyuandianliujiancebixuchulidadianyuanjigongmoxinhao,danzhezhongfangfakeyijiancedaoguangfancunzaidejiedimiandebuyinrenzhuyideduanlusuoyinqiderenheguzhang。benwenlunshudeCSA采用高端方法。
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電路描述
圖2的電路為一種實現負電源軌電流檢測框圖。其中采用了一個儀表放大器,如MAX4460或MAX4208,以及一些分立元件。MAX4460/MAX4208是采用稱作間接電流反饋的一種新穎架構設計的儀表放大器。這種拓撲結構可以使輸入共模電壓範圍包含地(即放大器的負軌),這與傳統三運放架構不同。

在間接電流反饋架構中,通過RSENSE的負載電流在儀表放大器的IN+和IN-間產生一差分電壓。該差分電壓通過跨導放大器gM1轉化成內部差分電流。跨導相同的跨導放大器gM2的作用是,通過在一個負反饋環內使用高增益放大器消除掉此內部差分電流。因為跨導匹配,反饋動作重建了引腳FB和GND上的IN+和IN-間的輸入差分電壓。
MAX4460的輸出給MOSFETM1提供合適的柵極驅動。電阻R3上的電壓降等於RSENSE上的電壓VSENSE。
因此,R3設置了一個與負載電流成比例的電流:
MOSFET的額定漏-源極擊穿電壓必須大於兩電源軌間的總電壓降(本例中為+125V)。選擇R2,使輸出電壓位於後續電路需要的電壓範圍之內,後續電路通常為一模數轉換器(ADC)。R2和R3設置CSA增益,後麵將對此予以說明。如果此ADC輸入阻抗不高,可以在VOUT端附加一運放緩衝。
在(zai)電(dian)信(xin)和(he)其(qi)它(ta)使(shi)用(yong)高(gao)電(dian)壓(ya)負(fu)電(dian)源(yuan)軌(gui)的(de)場(chang)合(he),可(ke)將(jiang)一(yi)個(ge)儀(yi)表(biao)放(fang)大(da)器(qi)與(yu)獨(du)立(li)元(yuan)件(jian)簡(jian)單(dan)結(jie)合(he),實(shi)現(xian)大(da)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)以(yi)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。高(gao)端(duan)大(da)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)(CSA)主要用於正電源軌電流監測。然而,諸如ISDN和電信電源類應用需要采用工作在負電源軌的CSA。設計負電源軌CSA的一種方法是使用一個精密儀表放大器IC和幾個分立元件。
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