【導(dǎo)讀】從汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)（牽引逆變器、電池管理和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向等），到汽車安全系統(tǒng)（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛等），汽車各系統(tǒng)的電氣化比例正在日益提升。為確保車輛安全，我們必須了解這些系統(tǒng)是否按照正確的操作指南運(yùn)行。而準(zhǔn)確電流測(cè)量和快速故障響應(yīng)對(duì)于在這些系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)試和診斷至關(guān)重要。
圖1所示為一個(gè)典型的過(guò)流電路，包括一個(gè)分立運(yùn)算放大器和一個(gè)分立比較器。
圖1：利用分立運(yùn)算放大器和比較器實(shí)現(xiàn)過(guò)流檢測(cè)
決定該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和響應(yīng)時(shí)間的來(lái)源包括：
● 分流電阻（RS）容差和漂移。
● 放大器電路增益誤差（RI和RF）。
● 放大器和比較器之間的分壓器（R1和R2）誤差。
● 比較器參考（R3和R4）輸入誤差。
● 放大器電路的響應(yīng)時(shí)間。
● 比較器的響應(yīng)時(shí)間。
在最壞的情形下，由放大器和比較器之間的分流、增益和分壓器引起的誤差都會(huì)導(dǎo)致電流測(cè)量誤差。根據(jù)此錯(cuò)誤水平，您必須在設(shè)計(jì)中增加裕度，以確保其不超過(guò)所需的運(yùn)行參數(shù)。
設(shè)計(jì)更高效、更可靠的系統(tǒng)
總故障狀態(tài)響應(yīng)時(shí)間不僅包括放大器和比較器響應(yīng)時(shí)間，您還必須考慮微控制器（MCU）的周期時(shí)間以及保護(hù)電路的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間。總響應(yīng)時(shí)間必須短于系統(tǒng)進(jìn)入安全運(yùn)行狀態(tài)所需的時(shí)間。通常，MCU周期時(shí)間和保護(hù)電路是固定的；因此，您必須調(diào)整放大器和比較器的響應(yīng)時(shí)間，以滿足系統(tǒng)要求。TI為放大器和比較器提供各類響應(yīng)時(shí)間的解決方案。
如果您想提高電流檢測(cè)精度，可以選擇使用圖1所示電路的高精度低漂移電阻；然而，隨著外部元件的精度和漂移增加，成本也隨之增加。另一種方法是使用電流檢測(cè)放大器，如TI INA185。電流檢測(cè)放大器集成了精密匹配的電阻增益網(wǎng)絡(luò)，可經(jīng)濟(jì)高效地降低增益誤差和漂移。對(duì)于INA185，增益誤差為±0.25%，漂移為8 ppm/°C，或溫度變化為±0.33%。
此外，您還可以通過(guò)使用性能更佳的電阻器來(lái)改善參考誤差。使用帶有集成精密基準(zhǔn)電壓的比較器（如TI TLV4021）也可在溫度誤差為±0.04%的情況內(nèi)顯著改善參考誤差。圖2所示為同時(shí)使用INA185和TLV4021用于過(guò)流檢測(cè)電路的電路。
圖2：使用精密電流檢測(cè)放大器和精密比較器實(shí)現(xiàn)過(guò)流檢測(cè)
這會(huì)將分壓器誤差作為主要誤差源。您可使用電流檢測(cè)放大器（如TI INA301）來(lái)消除此誤差源。該放大器集成了比較器和精密基準(zhǔn)電壓源，如圖3所示。
圖3：INa301功能框圖
INA301具有片上精密電流源，僅需一個(gè)外部電阻即可設(shè)置閾值。此外，警報(bào)輸出的總響應(yīng)時(shí)間小于1μs。
監(jiān)控系統(tǒng)的電流狀態(tài)相當(dāng)于潛在問(wèn)題的主要指標(biāo)。提高過(guò)流檢測(cè)精度可通過(guò)最小化分配凈空來(lái)提高系統(tǒng)功率效率。有許多過(guò)流檢測(cè)解決方案可基于特定應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化：成本、解決方案大小、精度或響應(yīng)時(shí)間。您可以利用電流檢測(cè)放大器和帶有集成參考的比較器提供的更高精度，來(lái)權(quán)衡實(shí)現(xiàn)典型分立元件的低成本。
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