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高边电流检测中电阻功率损耗评估方案
[发布时间]:2011年12月19日 [来源]:元器件交易网 [点击率]:4964
【导读】: 高边电流检测的基本原理基于电阻的电流检测比较简单,易于使用而且成本较低,这种方法可以提供极高的液晶显示屏价格线性度,无需校准。根据欧姆定律:电阻电压与流过电阻的电流成正比:V = IR。但是,当电...

高边电流检测的基本原理

基于电阻的电流检测比较简单,易于使用而且成本较低,这种方法可以提供极高的液晶显示屏价格线性度,无需校准。根据欧姆定律:电阻电压与流过电阻的电流成正比:V = IR。但是,当电流流过电阻时,所有的电阻都有功率损耗,损耗功率转换成热量还会影响电阻值。因此,必须仔细评估检测电阻的功率损耗。

检流电阻较大时精度较高,但功率损耗也更大:

                      Equation 1

其中I为检测电流,R为检测电阻。检测电流的幅值由实际应用决定,而非设计参数。因此,检测电阻值必须尽可能小,以降低热量。

选择较小的检流电阻,相应地检测电压也会减小。需要借助放大器将其放大到能与比较器、模/数转换器(ADC)或其它外部电路连接相一致的电压值。此外较小的检测电压容易受测量误差的影响,包括内部偏置电流、放大器输入失调电压等。比如:实际应用中,检测电压的整个范围为50mV到200mV。如果放大器的最大输入失调电压为±5mV,则在50mV (满量程)情况下对应的测量误差达到±10%,而且对于电流更小的情况还会更糟。

    

电流检测放大器要求具有低输入失调电压和低输入偏置电流。专用的电流检测放大器(图1)在电源(比如电池)和负载之间放置检流电阻,这种方法避免了地层较大电阻的影响,大大简化了布板过程并提高了整个电路的性能。流过检流电阻(RSENSE)的电流在电阻两端产生压降,由运算放大器检测后并驱动MOSFET管吸收电流,液晶显示屏价格电流流过电阻R,R上的压降等于检测电阻两端的电压:


    因此:

检测器输出电流与负载电流成正比,一般而言,可以通过镜像电流乘以一个系数K来提高输出电流。如果需要电压输出,在电流输出和地之间加上输出电阻(RO)即可将电流转换为电压。电阻R和RO可很容易地在生产中调理,达到优于1%的精度。

电流保护电路

高可靠性供电电路通常具有短路或过载保护(图2a),图中所示IC (MAX4373电流检测器)集成了基准源、比较器和锁存器,R1、R2用于设置电流门限。比较器将电流检测器的输出电压与基准电压相比较。当负载电流达到所允许的最大值时,比较器输出锁定为逻辑高,将p沟道MOSFET关断,断开流入负载的电流。液晶显示屏价格产生复位或重新上电之前,p沟道MOSFET将始终保持关断状态。

    

       图2a. IC检测到过载时,短路保护电路将关闭P沟道MOSFET并断开负载。

电池充电器及其它应用中,必须防护短路时的过流以及开路时的欠流情况。出于这一考虑,我们设计了图2b,图中电流窗检测器与图2a电路相似,但多了一个用于监测欠流情况的比较器。两个比较器为漏极开路输出,可以连接到一起,也可以单独输出。当检测电流超出规定范围时,液晶显示屏价格IC将向系统发出故障报警。

   

      图2b. 电流窗检测电路(包括R1-R4,比较器和基准源),检测开路/短路故障。

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