MOSFET

4.3.3.2电流检测放大器

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特殊运算放大器（四）电流检测放大器位于书本的4.3.3节对于电流的高侧检测除了我们前面学到的差分放大器以外还有一类是高耐压晶体管构成的专用电流检测放大器那么通过电阻和高耐压晶体管我们可以将采样电阻上的电压信号转变成电流进行输出那么电流呢再经过电阻 R2 呢就可以转变为电压输出它的输入输出关系推导是这样的输出电流 IOUT 是等于运放上的 IF 电流也等于 IRIN 这个电流这个地方因为没有电流那么 IRIN 它等于 VSENSE /RIN 这点电压和这点电压相等相当于连起来了所以 RIN 上的电流就等于 VSENSE /RIN 好，VOUT 呢当然就等于 IOUT·ROUT 那么包括差分放大器在内基于差分放大的原理的电流检测适用于所有场合但是我们究竟是选择差分放大型还是高耐压晶体管型的电流检测放大器呢两种电流检测放大器主要对比如表所示那么对于高压晶体管型它只有一个缺点就是输入过压问题我们前面讲过差分放大器由于它有分压网络它可以把高压隔绝在电阻之前真正进到运放里的电压并不高它就有这样一个优点但是高压晶体管型呢它的优点是速度快它的带宽要比差分放大型要高而且呢它的增益都是可调的我们来进行选型对于电流感应放大器分成四大类最常用的一类呢就是直接输出调理好的电流或电压信号其中呢电压输出呢增益多数是固定的基于差分放大原理和高压晶体管原理都有而电流输出的都是增益可调的多基于高压晶体管的原理我们主要关注的参数有共模电压的输入范围正负都要关注待测信号的带宽增益的大小固定还是可调或者是某种增益那么输入给电流检测放大器的输入端 +IN 和 -IN 它们的差值肯定是很小的，这不会有问题但是它们本身确实都可能很大共模信号很大，这会损害芯片所以呢我们需要关注其中呢电流 IS 的方向不仅仅是上面画的从左向右它也有可能是交流的所以我们不仅关注输入信号的共模信号的最大值也会关注它的最小值是多少比如这个负的能到多大高带宽的电流检测放大器多为高压晶体管拓扑的如果输出为电流的话那增益肯定就是可调的通过电流流过电阻 RL就转化为电压那么电流输出也有缺点在变化为电压信号的时候这个 RL 实际上成为了信号的内阻那么我的 VOUT 后面再接的电路就是一个高内阻的信号我后面也只能接输入阻抗非常大的后续电路所以当我们其它参数都满足条件的时候呢我们其实应该尽量选择增益合适的电压输出型这样我得到的电压直接是低内阻的而不是通过电流，再通过电阻得到的高内阻信号如果我既要增益可调又需要输出阻抗低可以选择 LMP8645 这样的电压输出可调型的那么它的原理其实也很简单就是内部呢增加了一个缓冲器来减小阻抗它依然是晶体管接一个 RG 来调节把电流转换成电压所以我加了一个缓冲器那么第二类电流检测放大器后面呢实际上是接了一个比较器用于过阈值保护在某些场合呢它使用起来更为方便第三类电流检测放大器内部呢它集成了 ADC 不需要你后一步再采样它输出的数字信号两线通信协议那种第四种呢则是把分流器也给集成到芯片里面来了这种结构呢 TI 只有一款产品 INA250 我们看一下它集成了 2mΩ 的检流电阻在这个位置它的拓扑呢是差分放大拓扑的子型号，这一子型号决定它的增益到底是多少不可调本课小结好分流信号的高侧放大方法那么呢对于高压晶体管型就是把采样电阻上电压信号转变为与之正比的电流输出那么接上一个采样电阻 ROUT 就可以得到 VOUT 那么高压晶体管型和差分放大型电流检测方法去对比对于差分放大器来说它最大的优点就是它有分压网络在前面输入的高压先经过降压以后才输入所以它呢能够测量的电压比较高安全那么对于高压晶体管型呢它最大优点就是速度快适用于测量瞬时电流而且呢它都是可调的电流检测放大器的选型最普通的输出调理好的直流调理好的电压或者电流的这种是最常见的然后为了方便的使用呢还会有这种后接比较器作保护用的内部集成了 ADC 直接输出数字信号给你的内部集成了采样电阻的好，这节课就到这里