CN0188-用于負(fù)高壓軌的隔離式低端電流監(jiān)控器

用于負(fù)高壓軌的隔離式低端電流監(jiān)控器
電路功能與優(yōu)勢

圖1所示的完全隔離電路可監(jiān)控−48 V獨(dú)立通道的電流，精度優(yōu)于1%。負(fù)載電流流經(jīng)位于電路外部的分流電阻。分流電阻值應(yīng)適當(dāng)選擇，使得在最大負(fù)載電流時(shí)分流電壓約為50 mV。

AD7171 的測量結(jié)果以數(shù)字碼形式通過一個(gè)簡單的2線SPI兼容型隔離串行接口提供。隔離由四通道隔離器 ADuM5402 提供。除了隔離輸出數(shù)據(jù)以外，數(shù)字隔離器ADuM5402還為電路提供隔離+3.3 V電源。

這一器件組合實(shí)現(xiàn)了一款精確的高壓負(fù)供電軌電流檢測解決方案，具有器件數(shù)量少、低成本、低功耗的特點(diǎn)。測量精度主要取決于電阻容差和帶隙基準(zhǔn)電壓源的精度，典型值優(yōu)于1%。

圖1. 用于負(fù)高壓軌的低端電流監(jiān)控器（未顯示去耦和所有連接）

電路描述

該電路針對(duì)最大負(fù)載電流IMAX下50 mV的滿量程分流電壓而設(shè)計(jì)。因此，分流電阻值為 RSHUNT = (50 mV)/(IMAX)。

運(yùn)算放大器級(jí)的“地”連接到共模源電壓(−48 V)。運(yùn)算放大器級(jí)的電壓由“懸空”的5.6 V齊納二極管提供，該二極管偏置到約2 mA的電流，這樣便無需獨(dú)立電源。在無修改的情況下，該電路的源電壓范圍為−60 V至−10 V。

U1A將分流電壓放大49.7倍，其中G = 1 + R3/R2。零漂移放大器 ADA4051-2 的失調(diào)電壓很低（最大值15 μV），對(duì)測量的誤差貢獻(xiàn)不大。50 mV的滿量程分流電壓從U1A產(chǎn)生2.485 V的滿量程輸出電壓（參考共模源電壓）。

U1B的反饋環(huán)路中有一個(gè)具有大VDS擊穿電壓(70 V)的N溝道MOSFET晶體管，它將U1A的輸出電壓施加于電阻R5兩端，所產(chǎn)生的電流流經(jīng)R6和R7。來自U1A的2.485 V滿量程電壓產(chǎn)生0.498 mA的滿量程電流，它在電阻R7兩端產(chǎn)生2.485 V的滿量程電壓。R7兩端的電壓施加于ADC的AIN−。當(dāng)MOSFET短路時(shí)，電阻R6和肖特基二極管D2為AD7171提供輸入保護(hù)。

注意，ADR381、AD7171和懸空齊納二極管的電源電壓由四通道隔離器ADuM5402的隔離電源輸出(+3.3 VISO)提供。