一种正负电流均可检测的电路

用一个MOSFET和一个电阻将单向电流检测放大器变成双向LTC6101是一个非常好的单向高压侧电流检测放大器。但是“单向”有时也是个问题。单向意味着两件事：不能检测负电流；不能一直准确地检测下去，直到电流为零。本文介绍一种设计方法，可以用一个MOSFET和一个电阻解决上述两个问题。图1：LTC6101单向电流检测放大器。输出以地为基准，不能检测反向电流。VOUT=ISENSExRSENSExR2/R1。图1所示为LTC6101的正常工作模式。要检测的电流流经RSENSE，从而建立检测电压。放大器将这个检测电压加到R1上，强制电流流经其内部FET，这样R2上就产生了输出电压。从检测电压到输出电压的增益是R2/R1，而检测电流到输出电压的总跨阻抗增益为VOUT/ISENSE=RSENSExR2/R1。使用R3是为了消除偏置电流的影响，以提高准确度。直到输出在0V时限幅，这个电路都能很好地工作。这个电路不能检测反向电流，只能在达到自己的失调电压之前准确跟随所加输入检测电压的变化，失调电压可能为正，也可能为负。图2是修改后的双向检测电路。增加MOSFETQ1（栅极偏置在3V至5V之间）和电阻R4形成一个输出偏置基准电压VBIAS（大小取决于Q1的VGS）。这个电路还会强制一个匹配电流（VBIAS/R4）流入漏极，给R3（与图1相比，准确度已提高到1%）加上准确的输入电压。这个输入电压现在是新的零点。也就是说，VSENSE=0mV时，流经左右两个支路的电流相同，相对于VBIAS的输出电压是0V。所加的任何检测电压（由流经RSENSE的电流产生）都会以与以前一样的增益产生输出电压。但是相对于VBIAS，输出电压可能为正也可能为负，可支持任一方向的电流。这就是一个MOSFET和一个电阻带来的新功能！不过请注意，实际的输入失调电压现在取决于准确度为1%的电阻，而且一般情况下会比未修改的LTC6101单向检测电路的失调大。图2：增加Q1和R4（并将R3的准确度提高到1%）产生偏置电压和输入斜移，这个电路就可以检测正和负电流。VOUT=VBIAS+/-ISENSExRSENSExR2/R1