传统上,低侧电流测量应用使用专用电流检测放大器、 精密放大器或通用放大器(连接到外部检测电阻器)。 不过,在需要检测小型高速瞬态脉冲的应用中,这些器 件往往缺乏在单个增益级中准确复制脉冲所需的足够带宽。
一种可能的解决方案是使用多个具有较低带宽器件的增益级,从而增加组件的数量并且可能增大检测电阻以便 使用较小的增益。使用大型检测电阻器会向信号中引入 噪声,增加功率耗散并导致接地干扰。
相反,另一种解决方案是使用单个高速放大器。通过使用高速放大器,您可以获得更高 的增益带宽,从而可以使用单个具有小型检测电阻器的高增益级。
对于电流检测应用,您需要选择具有低偏移和噪声的放大器,以免降低低电压测量的精度。 考虑广泛使用的运算放大器,例如 OPA365。该器件的最大输入失调电压为 200μV,输入电压噪声在 100kHz 时 为 4.5nV/√Hz。OPA365 等放大器 可以在单个高增益级中实现该电路,节省布板空间,保持较低的检测电阻器值,并通过单个器件驱动模数转换器 (ADC)。
选择正确的放大器可简化可能导致系统损坏或降低电机和伺服效率的高电流尖峰检测,同时最大限度地提高系统效率。与传统方法相比,使用高速放大器 解决方案有多项优势。例如,在电源监控等应用中,脉冲持续时间可能低至 1μs。如果不能检测到这些瞬态, 短暂的脉冲可能会被忽视,从而导致干扰或系统的其余 部分受到潜在损坏。
图2显示,对于增益为50的1μs 短暂脉冲输入,OPA354 能够达到 3V 的输出并且能够以比 400kHz 仪表放大器或 20MHz 带宽运算放大器高得多的相似度复制 原始输入信号。通过查看图 3 可知,以增益 50 引入 100nA 的输入脉冲,OPA354 的输出响应具有比 INA 和 低带宽器件的输出响应高得多的相似度。
在另一个示例中,您可以采用一个三相逆变器检测电阻器来检测较大的负相电压。这些脉宽调制 (PWM) 占 空比往往非常小:大约为 2μs。电流检测放大器必须 能够在此时间范围内稳定至 《1%,并且在许多情况下 将驱动 ADC 以实现最高的系统性能。在三相逆变器等 应用中,您需要在最大的输出 相对时间变化率下保持低失真。一般而言,高速放大器可提供高于 25V/μs 的压摆率和小于 0.5μs 的快速建 立时间,因此,当输入阶跃变化导致很高的输出电压变化率(表现为短电流脉冲的形式)时,这些放大器是理想之选。