检测过流情况的电路分析

专为检测过流情况而设计的 IC 有很多种，例如来自 Texas Instruments 的 INA300 电流检测比较器。 INA300 工作电源为 5 V，但可以适应高达 36 V 的共模电压。过流阈值可调节并且可通过数模转换器 （DAC） 或外部电阻器进行设置。 响应时间在 10 μs 和 100 μs 之间。 警报输出引脚或跟随输入状态（透明模式），或在过流状态后锁闭。 在闭锁模式下，系统微控制器清除闭锁以确认收到警报。
 
图 2： Texas Instruments 的 INA300 通过多种功能针对过流情况提供保护，包括可编程阈值电压和响应时间。 （图片由 Texas Instruments 提供）
虽然任何电流控制应用都可以通过在系统微控制器中比较电流与参考值，从而实现过流检测，但工业电机控制和 DC/DC 转换器等应用可能需要高速过流保护以避免损坏下游元器件。
图 3 显示具有独立高速保护电路的电流控制系统。 analog Devices 的 AD8211 可放大分流电阻器两端的电压并提供控制回路的反馈信号。 该器件可抑制高达 65 V 的共模电压并提供接地参考的缓冲输出，适用于连接至模数转换器 （ADC）。
 
图 3： AD8211 和 AD8214 组合在一起形成电流监控和检测系统，可以在不到 100 ns 内响应过流情况。 （图片由 Analog Devices Inc. 提供）
保护功能由另一 Analog Devices 元器件 AD8214 提供。 这是一款响应快速、共模电压高的电流分流比较器，可以在 100 ns 内迅速提供过流检测信号。 AD8214 有内置齐纳稳压器，使其工作电压可高达 65 V。
故障来源
对于低电流应用，可以尽量降低成本并使用标准功率电阻器作为分流器来测量电流，但分流器的容差会直接影响过流检测的精度。 大电阻值可以提高信号幅值，但也会产生较多热量并引致成本增加，因为可能需要增加散热器或其他热量管理方法。
如果分流电阻器要用作控制系统的一部分（如图 3 所示），电压信号将有较大动态范围，因此低容差和低电阻温度系数 （TCR） 的精密电阻器是首选。