设计目标

设计说明

该单电源低侧双向电流感应解决方案可以精确地检测 –1A 至 1A 的负载电流。输出的线性范围为 110mV 至 3.19V。低侧电流感应可以保持共模电压接近于接地值，因此特别适用于总线电压高的应用。

设计说明

1. 为了最大程度地减少误差，设置 R₃ = R₁ 且 R₄ = R₂。
2. 使用精密电阻器以实现更高的精度。
3. 根据线性输出摆幅设置输出范围（请参阅 A_ol 规格）。
4. 在系统负载无法承受小型接地干扰或需要检测负载短路的应用中，请勿使用低侧检测。

设计步骤

1. 确定传递方程，其中 R₄ = R₂ 且 R₁ = R₃。
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}=\left({\mathrm{I}}_{\mathrm{i}}\times {\mathrm{R}}_{\mathrm{shunt}}\times \frac{{\mathrm{R}}_4}{{\mathrm{R}}_3}\right)+{\mathrm{V}}_{\mathrm{ref}}$
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{ref}}={\mathrm{V}}_{\mathrm{cc}}\times \left(\frac{{\mathrm{R}}_6}{{\mathrm{R}}_5+{\mathrm{R}}_6}\right)$
2. 确定最大分流电阻。
   ${\mathrm{R}}_{\mathrm{shunt}}=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{shunt}}}{{\mathrm{I}}_{\mathrm{imax}}}=\frac{100\mathrm{mV}}{1 \mathrm{A}}=100\mathrm{m\Omega }$
3. 设置基准电压。由于输入电流范围是对称的，因此请将基准设置为 1/2 Vs。因此，使 R₅ 和 R₆ 的值相等。
   ${\mathrm{R}}_5={\mathrm{R}}_6=10\mathrm{k\Omega }$
4. 根据运算放大器输出摆幅设置差分放大器增益。在电源为 3.3V 的情况下，运算放大器输出可以从 100mV 摆动至 3.2V。
   $\mathrm{Gain}=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{oMax}}-{\mathrm{V}}_{\mathrm{oMin}}}{{\mathrm{R}}_{\mathrm{shunt}}\times \left({\mathrm{I}}_{\mathrm{iMax}}-{\mathrm{I}}_{\mathrm{iMin}}\right)}=\frac{3.2\mathrm{V}-100\mathrm{mV}}{100\mathrm{m\Omega }\times \left(1 \mathrm{A}-\left(-1 \mathrm{A}\right)\right)}=15.5\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}$
   $\mathrm{Gain}=\frac{{\mathrm{R}}_4}{{\mathrm{R}}_3}=15.5\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}$

设计仿真

直流仿真结果

闭环交流仿真结果

瞬态仿真结果

设计参考资料

米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，低侧双向电流检测电路仿真，电路 SPICE 仿真文件

米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，±1A 单电源低侧电流检测解决方案，参考设计

设计特色运算放大器

设计备选运算放大器

对于先前所述的原始设计目标以外的电池供电或功率敏感型设计，需要降低系统总功耗。