檢測過流情況的電路分析

專為檢測過流情況而設計的 IC 有很多種，例如來自 Texas Instruments 的 INA300 電流檢測比較器。 INA300 工作電源為 5 V，但可以適應高達 36 V 的共模電壓。過流閾值可調節(jié)并且可通過數(shù)模轉換器 （DAC） 或外部電阻器進行設置。 響應時間在 10 μs 和 100 μs 之間。 警報輸出引腳或跟隨輸入狀態(tài)（透明模式），或在過流狀態(tài)后鎖閉。 在閉鎖模式下，系統(tǒng)微控制器清除閉鎖以確認收到警報。

圖 2： Texas Instruments 的 INA300 通過多種功能針對過流情況提供保護，包括可編程閾值電壓和響應時間。 （圖片由 Texas Instruments 提供）

雖然任何電流控制應用都可以通過在系統(tǒng)微控制器中比較電流與參考值，從而實現(xiàn)過流檢測，但工業(yè)電機控制和 DC/DC 轉換器等應用可能需要高速過流保護以避免損壞下游元器件。

圖 3 顯示具有獨立高速保護電路的電流控制系統(tǒng)。 analog Devices 的 AD8211 可放大分流電阻器兩端的電壓并提供控制回路的反饋信號。 該器件可抑制高達 65 V 的共模電壓并提供接地參考的緩沖輸出，適用于連接至模數(shù)轉換器 （ADC）。

圖 3： AD8211 和 AD8214 組合在一起形成電流監(jiān)控和檢測系統(tǒng)，可以在不到 100 ns 內響應過流情況。 （圖片由 Analog Devices Inc. 提供）

保護功能由另一 Analog Devices 元器件 AD8214 提供。 這是一款響應快速、共模電壓高的電流分流比較器，可以在 100 ns 內迅速提供過流檢測信號。 AD8214 有內置齊納穩(wěn)壓器，使其工作電壓可高達 65 V。

故障來源

對于低電流應用，可以盡量降低成本并使用標準功率電阻器作為分流器來測量電流，但分流器的容差會直接影響過流檢測的精度。 大電阻值可以提高信號幅值，但也會產生較多熱量并引致成本增加，因為可能需要增加散熱器或其他熱量管理方法。

如果分流電阻器要用作控制系統(tǒng)的一部分（如圖 3 所示），電壓信號將有較大動態(tài)范圍，因此低容差和低電阻溫度系數(shù) （TCR） 的精密電阻器是首選。