保護電流檢測放大器免受負過壓影響

電流檢測放大器通常在高于地電位的位置工作，但故障條件可能會將檢測輸入驅動到地電位以下，從而通過ESD保護二極管吸收過多電流，從而損壞器件。該電路通過連接與每個輸入串聯(lián)的PMOS阻斷晶體管來保護特定的高邊電流檢測放大器（MAX4080）。

高端電流檢測放大器通常放大檢測電阻兩端的差分電壓，并提供與該電阻中的電流成比例的輸出電壓。檢測電壓取決于由電流檢測放大器抑制的共模電壓。因此，此類器件可用于檢測負載中的過流故障或對系統(tǒng)電源管理進行權衡。

大多數(shù)高端電流檢測放大器非常適合共模電壓范圍從地以上~2V擴展到30V以上的情況。用于某些工業(yè)和汽車應用的檢測放大器需要防止電池反接連接，對于某些負載，它還需要防止電感反沖和其他負電壓瞬變。由于在這些事件期間共模電壓可能變?yōu)樨摚ǖ陀诘仉娢唬?，因此允許過多電流流過內部ESD二極管可能會損壞檢測放大器。

例如，某高端電流檢測放大器（MAX4080）的數(shù)據資料規(guī)定地與RS+或RS-引腳之間的絕對最大電壓為-0.3V至80V（圖1）。遠大于地電位以下0.3V的負電壓將通過接通其中一個內部ESD二極管D1或D2來吸收大電流。

圖1.所示的兩個p溝道MOSFET可保護該高端電流檢測放大器免受負共模電壓的影響。

保護電流檢測放大器的一種方法是將檢測電阻的外部串聯(lián)二極管連接到RS+和RS-引腳。然而，在正常工作條件下，這些二極管正向壓降的任何不匹配都會嚴重降低電流檢測放大器的精密輸入特性。

更好的解決方案是在RS+和RS路徑中連接PMOS晶體管，如圖1所示。PMOS開關在存在正共模電壓時導通，允許IC正常工作。當共模電壓變?yōu)樨撝禃r，F(xiàn)ET立即關斷（變?yōu)殚_路），在檢測電阻和輸入引腳之間插入一個反向二極管，從而通過防止內部ESD二極管導通來保護IC。

PMOS 開關具有非常低的導通電阻：RDS上通常是幾毫歐。由于MAX4080偏置電流也很低（最大值為12μA），RDS上導致其路徑中的壓降可以忽略不計，因此對IC的輸入失調電壓的影響可以忽略不計。 圖2的波形顯示了該IC增益為20版本的工作（其他版本提供5V/V和60V/V的增益）。施加在RS+和RS-之間的測試信號是差分的，由100mV組成P-P正弦波采用200mV直流偏移，而直流偏移又采用-20V至+20V之間的共模電壓。當輸入共模為4.5V或更高時，輸出為100mV × 20 = 2VDC，×100mV 20 = 2VP-P正弦波騎在上面，如預期正常運行。

圖2.對于圖1中由RS+/RS-輸入驅動的電路，這些波形表明IC在高達20V的正共模電壓下正常工作，并通過關斷（VRS-= 0V），在負共模電壓低至 -20V 期間。

當輸入共模電壓變?yōu)?20V （低于地電位）時，PMOS開關關斷以保護器件，輸出位于0V。當共?；謴停锤哂?.5V）時，IC再次正常工作。該方案同樣適用于電池反接保護，即使 V抄送= 0（當施加電池反轉條件時，通常會發(fā)生這種情況）。

其它檢測放大器也可以實現(xiàn)類似的負過壓保護，如MAX9938、MAX9928和MAX4173。（電流檢測放大器如MAX9937和MAX9918不需要保護方案，這些放大器專門設計用于承受上述應用條件。

審核編輯：郭婷