監(jiān)測正電源的電流時,，通常使用高邊檢流放大器,。然而，對于ISDN,、電信電源,，通常需要一個工作在負電源的檢流放大器。本文介紹了一種采用MAX4460單電源儀表放大器設(shè)計負壓檢流放大器的方法,。
圖1所示電路提供了一種負電源電流檢測的原理框圖,，利用MAX4460或MAX4208儀表放大器，配合一些分立元件實現(xiàn),。
齊納二極管D1在保證儀表放大器具有足夠的供電電壓的前提下為其提供過壓保護,。被監(jiān)測電流通過檢流電阻RSENSE流入負電源。儀表放大器必需采用單電源供電并具有地電位檢測能力,。
MAX4460的輸出提供MOSFET M1的柵極驅(qū)動,，負反饋環(huán)路確保電阻R3兩端的電壓等于RSENSE兩端的電壓VSENSE。相應地,，由R3建立與負載電流成正比的電流：
IOUT = (ILOAD × RSENSE)/R3 = VSENSE/R3 (1)
R2的選擇需保證輸出電壓在后級電路(通常是ADC)所要求的電壓范圍內(nèi),。漏源擊穿電壓需要高于兩個電源電壓的和(這里為+125V),。如果ADC不是高阻輸入，則在輸出VOUT端需要加一個額外的緩沖放大器,。如果在故障情況下,，檢測電流上升到額定值以上，輸入電壓變成負值,。二極管D2可以將輸出端的負壓限制到一個二極管的壓降,，為后級ADC提供保護。
上述設(shè)計可以很容易地用于高壓,、負電源的電流檢測,。選擇-120V作為負電源，按照以下步驟設(shè)計,，即可獲得不同電源電壓下的電流檢測放大器,。
給齊納管提供一個偏壓，使其工作在傳輸特性上動態(tài)電阻較低的工作點(例如,，在其進入反向擊穿的區(qū)域),，這樣可以消除PSRR誤差。齊納電壓在靠近擊穿電壓的位置不是很穩(wěn)定,。通常將偏置點設(shè)置在額定功率規(guī)定的最大電流的25%,。這個偏置點具有較低的動態(tài)電阻，而且不會消耗很大功率,。按照下式選擇電阻R1,，使電路工作在所要求的偏置點。
IR1 = ( VCC + |VNEG| - VZ )/R1 = IS + IZ (2)
其中：VCC是正電源電壓,，VZ是齊納管穩(wěn)定電壓,，|VNEG|是負電源電壓絕對值，IS是MAX4460的電源電流,，IZ是流過齊納管的電流,。
R1必須具有適當?shù)念~定功率，能夠承受兩端的高壓,。也可以利用串,、并組合降低對電阻額定功率得要求。
選擇N溝道MOSFET或JFET時,，需保證漏源之間的額定擊穿電壓大于|VNEG| + VCC,。這一點對于負壓較高的情況非常重要。
選擇RSENSE時,，需保證滿量程電壓,，RSENSE兩端的檢測電壓，小于等于100mV,。
R3的選擇比較靈活,，主要受以下2個條件的影響：
(1)R3減小時,，從式1可以看出，對于固定增益,，功耗將增大,。
(2)FET的熱噪聲和漏電流決定了選擇R3的上限。
選擇R2和R3的電阻比等于檢流放大器的電壓增益,，輸出電壓為：
VOUT = VCC - IOUT × R2 (3)
從式1和式3可以得到：
VOUT=VCC-(VSENSE×R2/R3)
對于VSENSE：
電壓增益,，Av = -R2/R3 (4)
負號表示輸出電壓與輸入檢測電壓是反相關(guān)系。從式4可以求解得出R2,。
圖4給出了輸出電壓與檢測電壓的對應關(guān)系,。以下典型參數(shù)用于檢流放大器的推導：
輸入失調(diào)電壓 = (5 - 4.9831)/49.942= 338mV
增益= -49.942
本文介紹了用精密儀表放大器MAX4460實現(xiàn)負電源電流檢測的方案?？梢愿鶕?jù)上述設(shè)計步驟重新設(shè)計電路,，用于監(jiān)測不同的負壓電源。
參考文獻
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