中心議題：

• 車載係統的電流檢測方法

車載係統的電流檢測的解決方案：

• 電流輸出型分路監控器
• 電壓輸出型分路監控器
• 電阻型高共模電壓差動放大器電流分路監控器

車載係統應用中的電流檢測包括控製通過螺線管和噴射器的電流。例如
，在柴油噴射時
，我們用48V或更高的電壓迅速地將感應噴射器的電流提高到20安培。一旦達到20A，電流檢測電路就會向控製電路提供反饋信號
，以保持噴射器電流為20A不(bu)變(bian)。電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)通(tong)常(chang)可(ke)增(zeng)強(qiang)重(zhong)要(yao)的(de)性(xing)能(neng)或(huo)特(te)性(xing)。電(dian)動(dong)車(che)窗(chuang)係(xi)統(tong)是(shi)展(zhan)示(shi)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)的(de)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)例(li)子(zi)。由(you)於(yu)馬(ma)達(da)扭(niu)矩(ju)與(yu)電(dian)流(liu)成(cheng)正(zheng)比(bi)，因(yin)此(ci)馬(ma)達(da)在(zai)扭(niu)矩(ju)過(guo)大(da)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)就(jiu)會(hui)停(ting)止(zhi)工(gong)作(zuo)，比(bi)方(fang)說(shuo)人(ren)的(de)胳(ge)膊(bo)卡(ka)在(zai)電(dian)動(dong)車(che)窗(chuang)上(shang)，或(huo)者(zhe)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)時(shi)，馬(ma)達(da)都(dou)會(hui)停(ting)止(zhi)工(gong)作(zuo)。

電流檢測的方法
　　
負載或電源的低壓側或高壓側都可進行電流檢測。共模電壓是指分路 (shunt)上的電壓(不是分路上的差分電壓)，在低壓側檢測為零伏。低壓側檢測最簡單，可采用最基本的放大器電路。低壓側檢測的難點在於：低壓側檢測會影響係統的接地端，可能還需要增加更多的線路，而且這種作法通常不利於故障診斷。圖1中的高壓側分路放大器可檢測很高的電源電壓上極低的差分電壓(通常為100mV或更低)，通常在車載應用中為13.8V。不過
，如果為無限製的(unconditioned)電池線路，那麼會受瞬變影響：如果無意中將電池方向放錯就會出現–13.5V的情況，如果出現負載突降或感應反衝，那麼最大瞬變可達72V。不妨設想
，放大器通常采用5～12V的單電源供電(5V的電源供電日益常見)，這就需要放大器的輸入引腳連接到共模電位，大大超過了放大器電源軌的限製。

圖 1在(zai)高(gao)壓(ya)側(ce)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)中(zhong)，共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)是(shi)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)老(lao)式(shi)分(fen)路(lu)檢(jian)測(ce)電(dian)路(lu)基(ji)於(yu)差(cha)動(dong)放(fang)大(da)器(qi)，即(ji)周(zhou)圍(wei)帶(dai)四(si)個(ge)電(dian)阻(zu)來(lai)設(she)置(zhi)增(zeng)益(yi)並(bing)提(ti)供(gong)差(cha)動(dong)輸(shu)入(ru)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi) (operationamplifier)。這些電阻使運算放大器能接受超過其電源軌的共模電壓。不過，這也會帶來下麵一些負麵問題：一是電路必須配置為衰減器
，在隨後的運算放大器級中恢複增益
，如圖2A中的ICjiegoutusuoshi，yunsuanfangdaqidezengyihuichengbeizengdadiyigefangdaqidepianzhihepiaoyiliang，congerjiangdizhengtixingneng。ershicaiyonggaogongmodianyachadongfangdaqiyaozengjiadianzuwangluo，yishizhizairengranzhitigongdanweizengyidetongshinenggoujieshoujiaogaodegongmodianya。gaogongmochadongfangdaqidailaideyingxiangzaiyu：運算放大器的噪聲增益與共模衰減成正比，如圖2B所示的差動放大器結構采用了20:1的內部共模衰減，此舉使放大器的偏置
、漂移和噪聲都比運算放大器本身擴大了20倍。此外，較大的輸入電阻也會造成較高的噪聲。

圖 2可(ke)用(yong)於(yu)車(che)載(zai)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)的(de)電(dian)阻(zu)型(xing)高(gao)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)差(cha)動(dong)放(fang)大(da)器(qi)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)是(shi)專(zhuan)門(men)用(yong)於(yu)分(fen)路(lu)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)的(de)高(gao)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)差(cha)動(dong)放(fang)大(da)器(qi)


，能(neng)夠(gou)解(jie)決(jue)電(dian)阻(zu)型(xing)差(cha)動(dong)放(fang)大(da)器(qi)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)。電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)與(yu)差(cha)動(dong)放(fang)大(da)器(qi)相(xiang)比(bi)的(de)主(zhu)要(yao)區(qu)別(bie)在(zai)於(yu)：其qi共gong模mo電dian壓ya功gong能neng通tong常chang隻zhi擴kuo展zhan到dao正zheng電dian壓ya
，而er一yi些xie電dian流liu分fen路lu監jian控kong器qi允yun許xu共gong模mo接jie地di。這zhe會hui造zao成cheng更geng多duo的de衍yan生sheng情qing況kuang
，我wo們men隨sui後hou還hai要yao談tan到dao。共gong模mo電dian壓ya功gong能neng也ye允yun許xu擴kuo展zhan到dao負fu電dian壓ya。電dian流liu分fen路lu監jian控kong器qi從cong一yi開kai始shi設she計ji時shi就jiu是shi以yi單dan電dian源yuan電dian壓ya工gong作zuo的de，通tong常chang最zui低di電dian壓ya可ke達da2.7V。圖3顯(xian)示(shi)了(le)兩(liang)類(lei)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)，分(fen)為(wei)電(dian)流(liu)輸(shu)出(chu)型(xing)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)和(he)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)型(xing)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)。電(dian)流(liu)輸(shu)出(chu)型(xing)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)通(tong)常(chang)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)較(jiao)低(di)，需(xu)要(yao)外(wai)部(bu)輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)
，從(cong)而(er)使(shi)終(zhong)端(duan)用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)設(she)定(ding)增(zeng)益(yi)。電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)器(qi)件(jian)采(cai)用(yong)固(gu)定(ding)增(zeng)益(yi)且(qie)不(bu)需(xu)要(yao)其(qi)他(ta)組(zu)件(jian)。

圖3兩大類電流分路監控器包括：A)電流輸出型分路監控器和B)電壓輸出型分路監控器車載應用的一般性技術要求
車載電流檢測分為兩大類型：一yi類lei是shi直zhi接jie連lian接jie到dao電dian池chi
，另ling一yi類lei是shi通tong過guo限xian製zhi瞬shun態tai偏pian移yi的de保bao護hu電dian路lu連lian接jie。上shang述shu情qing況kuang會hui影ying響xiang電dian流liu分fen路lu監jian控kong器qi上shang共gong模mo電dian壓ya額e定ding值zhi的de要yao求qiu。車che載zai的de 12V電子係統最高電壓為14.4V，但電池總線器件上的瞬態電壓最高可達75V，甚至會發生電池換極。我們還要考慮到另一種共模情況：電dian源yuan線xian路lu的de分fen路lu開kai啟qi
，且qie接jie地di短duan路lu的de情qing況kuang。這zhe時shi共gong模mo電dian壓ya為wei零ling。電dian流liu流liu動dong時shi必bi須xu進jin行xing檢jian測ce，也ye就jiu是shi說shuo，放fang大da器qi在zai零ling共gong模mo電dian壓ya時shi也ye要yao能neng正zheng常chang工gong作zuo。最zui後hou，我wo們men不bu妨fang考kao慮lv一yi下xia如ru圖tu4所示的脈衝寬度調製(PWM)螺(luo)線(xian)管(guan)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)情(qing)況(kuang)。在(zai)本(ben)例(li)中(zhong)，螺(luo)線(xian)管(guan)頂(ding)部(bu)開(kai)啟(qi)時(shi)達(da)到(dao)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)。開(kai)關(guan)關(guan)閉(bi)時(shi)，電(dian)壓(ya)將(jiang)回(hui)到(dao)二(er)極(ji)管(guan)電(dian)壓(ya)降(jiang)大(da)小(xiao)的(de)負(fu)電(dian)平(ping)上(shang)。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)在(zai)低(di)至(zhi)–2V的共模電壓下仍能工作。 
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圖4PWM應用中應進行電流檢測，即便在共模電壓降至二極管電壓降大小的負電壓的回掃期間也要進行檢測。

在許多應用中
，電流應與某個設定值相比較。通常說來
，進行電流比較還需要電流分路監控器、比較器和參考電壓。此外，理想的比較器輸出應與大多數常見的邏輯電路很好地兼容。圖5給出了電流比較的例子。在本例中，將電流與采用TIINA200係列電流分路監控器和比較器的簡單單電壓結點進行了比較。R1 和R2形成分壓器，以根據INA200係列比較器的內置0.6V電壓結點來設置電壓結點。(INA200係列的增益很有特點：INA200的增益為 20，INA201的增益為50
，INA202的增益為100。)

圖 5簡(jian)單(dan)的(de)單(dan)電(dian)壓(ya)結(jie)點(dian)電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)某(mou)些(xie)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)不(bu)止(zhi)一(yi)個(ge)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)電(dian)平(ping)。舉(ju)例(li)來(lai)說(shuo)，係(xi)統(tong)以(yi)較(jiao)低(di)的(de)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)作(zuo)為(wei)故(gu)障(zhang)即(ji)將(jiang)發(fa)生(sheng)的(de)指(zhi)示(shi)器(qi)，而(er)以(yi)較(jiao)高(gao)限(xian)製(zhi)作(zuo)為(wei)關(guan)閉(bi)係(xi)統(tong)的(de)標(biao)誌(zhi)。INA206-INA208係(xi)列(lie)電(dian)流(liu)分(fen)路(lu)監(jian)控(kong)器(qi)采(cai)用(yong)兩(liang)個(ge)比(bi)較(jiao)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)上(shang)述(shu)功(gong)能(neng)。某(mou)些(xie)係(xi)統(tong)會(hui)對(dui)較(jiao)低(di)限(xian)製(zhi)采(cai)用(yong)延(yan)遲(chi)輸(shu)出(chu)，以(yi)避(bi)免(mian)超(chao)出(chu)最(zui)低(di)限(xian)製(zhi)後(hou)引(yin)起(qi)不(bu)必(bi)要(yao)地(di)觸(chu)發(fa)瞬(shun)態(tai)偏(pian)移(yi)。圖(tu)6中的電路將INA206電流分路監控器部分的輸出反饋給兩個比較器，這會生成一個有效的低輸出警報，並為關閉MOSFET緩衝路徑提供適當極性。

圖6顯xian示shi了le電dian流liu與yu兩liang個ge電dian壓ya結jie點dian比bi較jiao的de電dian路lu。較jiao低di的de電dian壓ya結jie點dian激ji活huo警jing報bao輸shu出chu，我wo們men可ke為wei其qi配pei置zhi一yi個ge適shi當dang的de延yan遲chi電dian路lu
，以yi避bi免mian錯cuo誤wu的de瞬shun態tai觸chu發fa。較jiao低di的de電dian壓ya結jie點dian在zai比bi較jiao器qi輸shu入ru端duan內nei置zhi閾yu值zhi為wei0.6V。Q1為較高電壓結點輸出提供緩衝，通過電源開關MOSFET關閉電源
，如果電流超過上限則啟用 Q2。較高電壓結點采用INA206的1.2V參考電壓，INA206具有避免在沒有鎖存功能的電壓結點發生振蕩的鎖存功能。

圖6在該雙電平電流比較電路中，低電平延遲輸出可對即將發生的過載發出警報，支持鎖存功能的上限可將負載電源關閉。