利用AD8210和AD8274實現(xiàn)高電壓、 高精度電流檢測和輸出電平轉換

電流監(jiān)控功能在電源管理、電磁閥控制和電機控制等許多應 由此可獲得該系統(tǒng)的輸入至輸出傳遞函數：用中非常關鍵。在負載的高端監(jiān)控電流，就可以實現(xiàn)精確的電流檢測和診斷保護，防止對地(GND)短路。

AD8210 等集成器件可提供高電壓接口，并能夠在分流電阻上進行雙向電流監(jiān)控，從而簡化高端電流監(jiān)控。它具有高共模抑制(CMR)特性和出色的溫度性能，可在應用中實現(xiàn)最佳精度。該器件放大經分流電阻流至負載的電流，并提供以地為參考、與負載電流成比例的輸出電壓。

在采用雙電源的應用中，AD8210 的輸出可以驅動 AD8274等精密、低失真差動放大器，如圖 1 所示。AD8274 可提供額外增益，并以所需的輸出共模電壓為中心實現(xiàn) AD8210 輸出電平轉換，這有利于與使用雙電源的其它電路元件實現(xiàn)接口。精密基準電壓源 AD780 提供 2.5 V 基準電壓，使 AD8210能夠執(zhí)行雙向電流監(jiān)控，同時為 AD8274 的電平轉換功能提供基準電壓。

電路描述

流至負載的電流流經電阻RSHUNT。該電阻上的電壓由AD8210以 20 V/V的增益放大。AD8210 可以承受?2 V至+65 V范圍內的輸入共模電壓。它還具有高共模抑制(CMR)特性，即使存在PWM共模信號也能監(jiān)控電流，例如監(jiān)控H-橋配置中受驅動電機的相位電流。圖2顯示監(jiān)控PWM電機電流時的典型波形，圖 3 顯示電路過載特征。

AD8210 輸出與分流電阻上的電流成比例，其傳遞函數如下：

AD8210 輸出偏置 2.5 V，將兩個VREF引腳與 2.5 V精密基準電壓源AD780 相連即可實現(xiàn)。這樣，AD8210 便能夠雙向監(jiān)控流經分流電阻的電流。當電流從正輸入端流至負輸入端時，輸出變?yōu)?2.5 V以上的正電壓。當電流反向流動時，輸出變?yōu)?.5 V以下的負電壓。AD780 輸出端也與AD8274 負輸入端相連，確保AD8274 輸入具有與AD8210 相同的共模電壓。AD8274 的正輸入端直接與AD8210 輸出端相連。AD8274 采用±15 V電源供電，并且配置為同相 2 倍增益模式。它計算其兩個輸入之間的差值，并采用 2 倍增益。

由于兩路輸入均以 2.5 V 為中心，因此 AD8274 僅放大差值，由此可獲得該系統(tǒng)的輸入至輸出傳遞函數：

將引腳 3 與 GND 相連，AD8274 的輸出共模電壓可設置為 0 V。因此，輸出電壓的正負取決于分流電阻上負載電流的方向。

本電路提供了一種簡單、精確的電流監(jiān)控解決方案。AD8210可消除高共模電壓，僅放大分流電阻上的小電壓，從而提供以所施加的 2.5 V 基準電壓為中心的輸出電壓。利用 AD8274則能輕松地與電路中采用雙電源供電的其它器件實現(xiàn)接口。它可消除 AD8210 的 2.5 V 共模偏移，并相對于 GND 轉換AD8210 的輸出電平。

1 μF電容用來對AD780 輸入與輸出引腳之間的基準電壓源去耦。應將一個 0.1 μF低電感陶瓷去耦電容（圖中未顯示）與VS相連，并使其非常靠近這兩個IC。典型的去耦網絡由一個1 μF至 10 μF電解電容和一個 0.1 μF低電感陶瓷MLCC型電容并聯(lián)構成。

為了使本文所討論的電路達到理想的性能，必須采用出色的布局、接地和去耦技術（請參考教程MT-031和教程MT-101）。至少應采用四層PCB：一層為接地層，一層為電源層，另兩層為信號層。

常見變化

AD8274 具有較寬的電源電壓范圍，可以采用±5 V 等較低電壓雙電源供電。上述電路應用選擇增益 2 來提供最寬的動態(tài)范圍，但根據用戶的需求不同，也可以將AD8274 配置為增益為?的差動放大器。諸如 AD8271 和 AD8276 等其它差動放大器可以提供單位增益的精密電平轉換。

基于 AD8210 的 5 V 電源建立電阻分壓器后，也可以獲得 2.5V 基準電壓。由于必須采用低阻抗源才能保持數據手冊中規(guī)定的增益和失調額定值，因此必須用緩沖器來驅動 AD8210和 AD8274 的基準電壓引腳。

AD780 是一款超高精度基準電壓源，在全部溫度、負載和線路條件下均具有出色的輸出穩(wěn)定性。在誤差預算稍高的應用中，也可以使用 ADR421 或 ADR03 等成本較低的基準電壓源。

修訂歷史

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審核編輯 黃宇