CN0188-用于负高压轨的隔离式低端电流监控器

用于负高压轨的隔离式低端电流监控器
电路功能与优势

图1所示的完全隔离电路可监控−48 V独立通道的电流，精度优于1%。负载电流流经位于电路外部的分流电阻。分流电阻值应适当选择，使得在最大负载电流时分流电压约为50 mV。

AD7171 的测量结果以数字码形式通过一个简单的2线SPI兼容型隔离串行接口提供。隔离由四通道隔离器 ADuM5402 提供。除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供隔离+3.3 V电源。

这一器件组合实现了一款精确的高压负供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。测量精度主要取决于电阻容差和带隙基准电压源的精度，典型值优于1%。

图1. 用于负高压轨的低端电流监控器（未显示去耦和所有连接）

电路描述

该电路针对最大负载电流IMAX下50 mV的满量程分流电压而设计。因此，分流电阻值为 RSHUNT = (50 mV)/(IMAX)。

运算放大器级的“地”连接到共模源电压(−48 V)。运算放大器级的电压由“悬空”的5.6 V齐纳二极管提供，该二极管偏置到约2 mA的电流，这样便无需独立电源。在无修改的情况下，该电路的源电压范围为−60 V至−10 V。

U1A将分流电压放大49.7倍，其中G = 1 + R3/R2。零漂移放大器 ADA4051-2 的失调电压很低（最大值15 μV），对测量的误差贡献不大。50 mV的满量程分流电压从U1A产生2.485 V的满量程输出电压（参考共模源电压）。

U1B的反馈环路中有一个具有大VDS击穿电压(70 V)的N沟道MOSFET晶体管，它将U1A的输出电压施加于电阻R5两端，所产生的电流流经R6和R7。来自U1A的2.485 V满量程电压产生0.498 mA的满量程电流，它在电阻R7两端产生2.485 V的满量程电压。R7两端的电压施加于ADC的AIN−。当MOSFET短路时，电阻R6和肖特基二极管D2为AD7171提供输入保护。

注意，ADR381、AD7171和悬空齐纳二极管的电源电压由四通道隔离器ADuM5402的隔离电源输出(+3.3 VISO)提供。