设计目标

设计说明

该高速低侧过流检测选项采用单个零漂移快速稳定放大器 (OPA388) 和一个高速比较器 (TLV3201) 加以实现。此电路设计适合于用来监测快速电流信号和过流事件（如电机和电源单元中的电流检测）的应用。

由于 OPA388 具有宽带宽以及超低偏移和快速压摆率，因此选择了该器件。TLV3201 具有 40ns 的低传播延迟和 4.8ns 的上升时间，可实现快速响应，因此选择了该器件。这使比较器可以在瞬态响应时间要求范围内快速响应并向系统发出过流事件警报。推挽输出级还使比较器能够直接连接微控制器的逻辑电平。TLV3201 还具有低功耗和 40µA 的静态电流。

通常，对于低侧电流检测，检测电阻器上的放大器可用于同相配置。不过，所示的应用电路使用 OPA388 作为检测电阻器上的差分放大器。这在分流电阻器上提供了真正的差分测量，并且在电源接地和负载接地不一定相同的情况下可能是有利的。

设计说明

1. 为了更大限度地降低误差，选择精密电阻器并设置 R₁ = R₃ 和 R₂ = R₄。
2. 选择 R_SENSE，以更大限度地降低最大电流为 1A 时电阻器上的压降。
3. 由于 OPA388 的超低偏移 (0.25µV)，放大器产生的任何偏移误差对 R_SENSE 上的 mV 范围测量的影响极小。
4. 选择放大器增益，使 COMP_IN 在系统超过其临界过流值 1A 时达到 2V。
5. 省略了传统旁路电容器以简化应用电路。

设计步骤

1. 确定传递方程，其中 R₁ = R₃ 并且 R₂ = R₄。
   $COMP\_IN=\left(R_{SENSE}\times I_{LOAD}\right)\times \left(\frac{R_2}{R_1+R_2}\right)\times \left(1+\frac{R_4}{R_3}\right)$
2. 选择检测电阻器值（假设最大压降为 10mV，负载电流为 1A），以更大限度地降低电阻器上的压降。
   $R_{SENSE}=\frac{V_{SENSE}\left(max\right)}{I_{LOAD}\left(critical\right)}=\frac{10mV}{1A}=10m\mathrm{\Omega }$
3. 选择放大器增益，使 COMP_IN 在负载电流达到临界阈值 1A 时达到 2V。
   $Gain=\frac{VREF}{R_{SENSE}\times I_{LOAD}\left(critical\right)}=\frac{2V}{0.01V}=\frac{R_2}{R_1+R_2}\times 1+\frac{R_4}{R_3}=200$

   Set：

   $R_1=R_3=1k\mathrm{\Omega }$
   $R_2=R_4=200k\mathrm{\Omega }$
4. 计算放大器的跨阻增益，以验证以下交流仿真结果：
   $\frac{V_{OUT}}{I_{LOAD}}=10m\mathrm{\Omega }\times 200=2$
   $V_{OUT}=I_{LOAD}\times 10m\mathrm{\Omega }\times 200$

设计仿真

COMP_IN 跨阻交流仿真结果

瞬态响应仿真结果

参考资料

1. 米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，在便携式应用中使用纳瓦级功耗零漂移放大器进行电池电压和电流监测的优势 应用手册
2. 米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，无中性点照明开关中的电流检测 技术简介
3. 米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，由锂离子电池供电的个人电子米6体育平台手机版_好二三四中的 GPIO 引脚电源信号链 应用简介

设计特色比较器

设计备用比较器

设计特色运算放大器

设计备选运算放大器