汽車控制系統(tǒng)中螺線管的電流檢測(cè)

2. 因?yàn)殚_關(guān)置于高電壓端，所以購買和驅(qū)動(dòng)這種開關(guān)的成本都比較高。PWM驅(qū)動(dòng)需要在微控制器的邏輯輸出和門電路之間做謹(jǐn)慎的電平轉(zhuǎn)換。
3. 需要附加電路來檢測(cè)對(duì)地短路，因?yàn)槎搪冯娏鞑涣鬟^分流器。如果檢測(cè)不到對(duì)地短路（見圖1），可能會(huì)出現(xiàn)接線和場(chǎng)效應(yīng)管（FET）損壞。
4.
這種測(cè)量可能不穩(wěn)定，實(shí)際上，因?yàn)椤敖拥亍辈⒉皇抢硐氲耐ㄓ眠B接，圖中用倒三角形表示。在實(shí)際的應(yīng)用中，“接地”可能不是實(shí)際意義上的“接地”。因此由運(yùn)算放大器的地和分流器的地之間的電流引起的電壓降會(huì)造成很大的誤差。

采用低端開關(guān)的高端電流檢測(cè)
一種比較好的螺線管驅(qū)動(dòng)方法是采用以地為參考端（見圖2）的開關(guān)，從而可以使用低成本的低端開關(guān)。
這樣可以顯著地改進(jìn)測(cè)量結(jié)果，因?yàn)樵跍y(cè)量中包含了螺線管的回流電流。另外，還可以降低驅(qū)動(dòng)成本，因?yàn)闊o需對(duì)門電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

圖2. 采用低端開關(guān)和高端檢測(cè)的ECU
然而，放大器必須具有高共模抑制比，而且必須能夠抑制大共模電壓（CMV）。本例中分流器的電壓值會(huì)從電池電壓到電池電壓加上二極管壓降之間變化。其原因解釋如下：當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)分流器的共模電壓值仍然保持為低阻抗電池電壓。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，因?yàn)槁菥€管的電感特性其兩端的電壓會(huì)反向，從而導(dǎo)致共模電壓包含箝位的二極管壓降――盡管只是瞬態(tài)電流流過――在穩(wěn)定到電池電壓之前。

這種驅(qū)動(dòng)方法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它可以檢測(cè)到對(duì)地短路，因?yàn)楦叨穗娏鲿?huì)流過分流器――正如圖2所示。
在采用這種電流檢測(cè)方法時(shí)主要關(guān)心的問題是電池的高端總是連接到螺線管。如果存在一種斷續(xù)的對(duì)地短路的話，這可能導(dǎo)致意外的螺線管開關(guān)。另外，對(duì)螺線管持續(xù)施加電壓會(huì)造成過量腐蝕。

采用高端開關(guān)高端電流檢測(cè)
圖3示出了一種配置，它將意外的螺線管激活和過量腐蝕的可能性降到最低，其中開關(guān)和分流器都接至高壓端。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，便給螺線管撤除了電池電壓，從而防止了潛在的對(duì)地短路損害，而且允許回流電流也包括在測(cè)量值中。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電池電壓從負(fù)載上撤除，所以消除了由電壓差引起的腐蝕效應(yīng)。

圖3. 采用低端螺線管和高端開關(guān)及檢測(cè)方法的ECU
然而，在這種情況下，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)螺線管兩端的反向電壓會(huì)引起共模電壓的大幅度擺動(dòng)，從電池的高端電壓擺動(dòng)到比地電位還低一個(gè)二極管壓降的電壓（反向電壓受箝位二極管的限制）。因此本應(yīng)用中采用的放大器必須要能夠提供分流器電壓（或電流）的精確測(cè)量值，從而在開關(guān)斷開時(shí)忽略共模電壓的大幅度快速擺動(dòng)。

當(dāng)采用低端開關(guān)高端檢測(cè)方案（見圖2）時(shí)，就可能測(cè)量到對(duì)地短路，因?yàn)閬碜愿叨说穆菥€管電流全部都要通過分流器，如圖3所示。
一種簡單的高端電流測(cè)量電路
幸運(yùn)的是，ADI公司（簡稱ADI）推出了AD8200單電源差分放大器，具有適合上述應(yīng)用的全部特性――功能完整的單芯片封裝集成電路（IC）。圖4示出了AD8200在在ECU這類應(yīng)用中測(cè)量高端電流的一個(gè)實(shí)例。這里，AD8200用于放大和濾波分流器的小差分電壓，同時(shí)抑制前面提到的大共模電壓擺動(dòng)。AD8200可用于前面介紹的任何配置中。

圖4. 使用AD8200的ECU，采用低端螺線管和高端開關(guān)及檢測(cè)