【導讀】從汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統（牽引逆變器、電池管理和電動(dòng)助力轉向等），到汽車(chē)安全系統（防抱死制動(dòng)系統或自動(dòng)駕駛等），汽車(chē)各系統的電氣化比例正在日益提升。為確保車(chē)輛安全，我們必須了解這些系統是否按照正確的操作指南運行。而準確電流測量和快速故障響應對于在這些系統中進(jìn)行調試和診斷至關(guān)重要。
圖1所示為一個(gè)典型的過(guò)流電路，包括一個(gè)分立運算放大器和一個(gè)分立比較器。
圖1：利用分立運算放大器和比較器實(shí)現過(guò)流檢測
決定該系統的準確性和響應時(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。
● 放大器電路的響應時(shí)間。
● 比較器的響應時(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 )導致電流測量誤差。根據此錯誤水平，您必須在設計中增加裕度，以確保其不超過(guò)所需的運行參數。
設計更高效、更可靠的系統
總故障狀態(tài)響應時(shí)間不僅包括放大器和比較器響應時(shí)間，您還必須考慮微控制器（MCU）的周期時(shí)間以及保護電路的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間?？傢憫獣r(shí)間必須短于系統進(jìn)入安全運行狀態(tài)所需的時(shí)間。通常，MCU周期時(shí)間和保護電路是固定的；因此，您必須調整放大器和比較器的響應時(shí)間，以滿(mǎn)足系統要求。TI為放大器和比較器提供各類(lèi)響應時(shí)間的解決方案。
如果您想提高電流檢測精度，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(zhù)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放大器，如TI INA185。電流檢測放大器集成了精密匹配的電阻增益網(wǎng)絡(luò )，可經(jīng)濟高效地降低增益誤差和漂移。對于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電壓的比較器（如TI TLV4021）也可在溫度誤差為±0.04%的情況內顯著(zhù)改善參考誤差。圖2所示為同時(shí)使用INA185和TLV4021用于過(guò)流檢測電路的電路。
圖2：使用精密電流檢測放大器和精密比較器實(shí)現過(guò)流檢測
這會(huì )將分壓器誤差作為主要誤差源。您可使用電流檢測放大器（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)外部電阻即可設置閾值。此外，警報輸出的總響應時(shí)間小于1μs。
監控系統的電流狀態(tài)相當于潛在問(wèn)題的主要指標。提高過(guò)流檢測精度可通過(guò)最小化分配凈空來(lái)提高系統功率效率。有許多過(guò)流檢測解決方案可基于特定應用的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化：成本、解決方案大小、精度或響應時(shí)間。您可以利用電流檢測放大器和帶有集成參考的比較器提供的更高精度，來(lái)權衡實(shí)現典型分立元件的低成本。
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