电流检测放大器的过压保护

某些电流检测放大器必须能承受频繁的过电压。例如，监测汽车中电池放电电流的电流检测放大器，必须能耐受将负载与电池断开时所产生的高压甩负荷脉冲。这种高压甩负荷脉冲会引起交流发电机输出端产生感应的尖峰信号和过电压。如果这些脉冲的幅值超过放大器的共模电压，那么放大器就需要外部保护电路。

这种保护电路只需要一对齐纳二极管、一对电阻以及另外一个二极管(如图1所示)。放大器(MAX4372)的共模电压范围为0~28V，这对测量车用电池电压(6~18V)绰绰有余。不过，甩负荷脉冲可能达到35V，大大高于放大器输入电压的绝对最大额定值30V，并会持续0.5秒，因此放大器需要外部保护。

为避免输入偏置电压产生额外误差，可以采用不同的保护电阻R1和R2(分别为2kΩ和1kΩ)，从而平衡放大器的非平衡偏置电流。齐纳二极管Z1和Z2的击穿电压为24V，功率耗散能力足够大，能承受35V峰值甩负荷电压下约11mA的反向电流。(串联电阻R2上的电压等于35V负载冲击电压减去24V箝位电压)。

图1：在电流检测应放大器旁边增加数个器件就能构成适用于共模电压高于30V的保护电路。

两个齐纳二极管的击穿电压因器件之间的差异而通常稍有不同，并且工作电流也不同(Z1工作在5.5mA，Z2工作在11mA)，VZ1-VZ2表现为变化的微分检测电压，会产生不期望的输出瞬变。可以给Z1或Z2串联D1来避免这类瞬变。此二极管迫使出现甩负荷电压时的VZ1-VZ2值为正或为负，依次使放大器输出为两个电压轨中的一个(VCC或GND)，从而避免了输入瞬变产生输出尖峰信号

图2：在电流检测应放大器旁边增加数个器件就能构成适用于共模电压高于30V的保护电路。

图3：如果二极管D1与Z1串联，放大器输出箝置为正电压轨电压。
 
 

作者：Prashanth Holenarsipur  产品定义工程师
      Arpit Mehta  应用工程师