CN0188-用于負高壓軌的隔離式低端電流監控器

用于負高壓軌的隔離式低端電流監控器
電路功能與優勢

圖1所示的完全隔離電路可監控−48 V獨立通道的電流，精度優于1%。負載電流流經位于電路外部的分流電阻。分流電阻值應適當選擇，使得在最大負載電流時分流電壓約為50 mV。

AD7171 的測量結果以數字碼形式通過一個簡單的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。除了隔離輸出數據以外，數字隔離器ADuM5402還為電路提供隔離+3.3 V電源。

這一器件組合實現了一款精確的高壓負供電軌電流檢測解決方案，具有器件數量少、低成本、低功耗的特點。測量精度主要取決于電阻容差和帶隙基準電壓源的精度，典型值優于1%。

圖1. 用于負高壓軌的低端電流監控器（未顯示去耦和所有連接）

電路描述

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

運算放大器級的“地”連接到共模源電壓(−48 V)。運算放大器級的電壓由“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 的失調電壓很低（最大值15 μV），對測量的誤差貢獻不大。50 mV的滿量程分流電壓從U1A產生2.485 V的滿量程輸出電壓（參考共模源電壓）。

U1B的反饋環路中有一個具有大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，所產生的電流流經R6和R7。來自U1A的2.485 V滿量程電壓產生0.498 mA的滿量程電流，它在電阻R7兩端產生2.485 V的滿量程電壓。R7兩端的電壓施加于ADC的AIN−。當MOSFET短路時，電阻R6和肖特基二極管D2為AD7171提供輸入保護。

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。