高端電流檢測,如何選擇合適的器件

在電機控制、電磁閥控制以及電源管理(如直流-直流轉換器與電池監控)等諸多應用中，高精度的高端電流檢測都是必需的。在這種應用中，對高端電流而非回路電流進行監控，可以提高診斷能力，如確定對地短路電流以及連續監控回流二級管電流，避免使用取樣電阻，能保持接地的完整性。圖1、圖2和圖3分別給出電磁閥控制及電機控制的典型高端電流取樣配置。

圖1. 典型電磁閥控制中的高端檢測

圖2. 典型H橋電機控制中的高端檢測

圖3. 典型三相電機控制中的高端檢測

在上述所有配置中，監控負載電流的取樣電阻上的脈寬調制(PWM)共模電壓在從地到電源的范圍內擺動。利用從電源級到FET的控制信號可以確定這個PWM輸入信號的周期、頻率和上升/下降時間。因此，監控取樣電阻上電壓的差分測量電路要求極高共模電壓抑制與高壓處理能力，以及高增益、高精度和低失調——其目的是為了反映真實的負載電流值。

在使用單一控制FET的電磁閥控制(圖1)中，電流始終沿同一方向流動，因此單向電流檢測器就足夠了。在電機控制配置(圖2與圖3)中，電機相位進行分流意味著取樣電阻中的電流沿著兩個方向流動，因此，需要雙向電流檢測器。

許多半導體供應商都為高端電流檢測提供了多種方案，然后研究這類應用的設計工程師發現，這些方案都可以遵循兩個截然不同的高壓結構來進行分類：電流檢測放大器和差動放大器。