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        用于电流检测放大器的差分过压保护电路

        时间:2019-04-20 08:45:27来源:网络 作者:电子爱好者 点击:
        对于电机控制或电磁控制应用中使用的许多电气系统来说恶劣的环境是现实的控制电动机和螺线管的电子设备必须非常靠近用于产生最终应用所需的物理运动的高电流和高电压

        对于电机控制或电磁控制应用中使用的许多电气系统来说恶劣的环境是现实的控制电动机和螺线管的电子设备必须非常靠近用于产生最终应用所需的物理运动的高电流和高电压除了接近性之外这些系统通常也是可维修的例如可能雇用技术人员来更换洗碗机电磁阀的控制器板这留下了无意的接线错误的可能性接近高电流和高电压加上可能出现错误接线需要采用包含过压保护的设计

        为了创建高效安全的系统精密电流检测放大器监控这些应用中的电流精密放大器电路需要设计成能?#29615;?#27490;过压条件但这些保护电路可能会影响放大器的精度

        通过?#23454;?#30340;电路设计分析和验证可以在保护和准确性之间取得平衡本文讨论了两种常见的保护电路以及这些电路的实现如何影响电流检测放大器的精度

        电流检测放大器

        大多数电流检测放大器能够处理高共模电压CMV但不能处理高差分输入电压在某些应用中存在分流器处的差分输入电压超过放大器的指定最大电压的情况这在工业和汽车电磁阀控制应用图1中很常见其中可能出现由短路引起的故障状况使电流检测放大器暴露于可能达?#25509;?#30005;池相同电位的高差分输入电压这种差分过压会对放大器造成损坏特别是在没有保护电路的情况下

         
         
         
        图1

        图1.电磁阀控制应用中的高端电流检测

        过压保护电路

        图2显示了电流检测放大器的过压保护的基本连接当差分输入电压超过给定放大器的最大额定值?#20445;?#25918;大器可能开始将电流拉入内部保护二极管如果输入引脚之间存在较大的差分电压信号额外的串联电阻R1​​和R2可防止大电流流向内部保护二极管

         
         
         
        图2

        图2.基本过压保护电路

        保护电路容许的最大额定电压和最大输入电流都因器件而异作为一般经验法则将通过内部差动保护二极管的电流限制在3 mA除非有规格表明可以接受更大的值给定此值使用以下等式计算R1和R2的值

        公式1

         

        其中VIN_MAX是预期的最大差分电压VRATED_MAX是最大额定电压0.7 VR是总串联电阻R1 + R2

        例如如果预期的最大瞬态输入电压为10 V则等式为

        公式2

        如果R =3.1kΩ那么基于公式1R1和R2 =1.55kΩ

        相对于某些放大器的输入阻抗R1和R2的这些值是显着的并且可能对整个系统?#38405;?#20135;生很大的误差

        降低R1和R2值的一种方法是在输入引脚上增加具有更高电流能力的外部保护二极管如图3所示

         
         
         
        图3

        图3.带外部输入差动保护二极管的过压保护电路

        例如当使用可处理高达500 mA正向电流的Digi-Key B0520LW-7-F肖特基二极管?#20445;R的?#21040;?#33267;20Ω

        系统?#38405;?#30340;权衡

        在放大器的输入端添加串联电阻会降低某些?#38405;?#21442;数在某些放大器中R1和R2与内部精密电阻串联在其他放大器中偏移电流与电阻一起工作以产生偏移电压更可能受影响的参数是增益误差共模抑制比CMRR和偏移电压

        为了检查串联电阻的潜在影响测量了两个在输入引脚配置有保护电阻的电流检测放大器用于评估增益误差CMRR和失调电压的测试设置如图4所示该设置使用Agilent E3631A电源为器件提供5 V单电源Yokogawa GS200精密直流电源用于差分输入电压信号用于设置CMV的HAMEG HMP4030以及用于测量电流检测放大器输出电压的Agilent 3458A精密万用表

         
         
         
        图4

        图4.用于评估增益误差CMRR和偏移电压的测试设置

        这俩 AD8210和评估AD8418以测量附加串联电阻对器件的增益误差CMRR和偏移电压参数的影响

        增益错误

        当串联电阻与放大器的输入串联?#20445;?#23427;们与放大器的差分输入阻抗形成电阻分压器电阻分压器会在电路级引入衰减作为额外的增益误差具有?#31995;?#24046;分输入阻抗的放大器的附加增益误差将更大

        表1列出了AD8210的计算附加增益误差和实际增益误差AD8418在使用和不使用保护电路的情况下进行了测试表2显示了计算出的附加增益误差和放大器的实际增益误差

        表1. AD8210增益误差
        R1Ω R2Ω  额外
        增益误差
        实际增益
        V / V
        实际增益
        误差 
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