以前一種類(lèi)似方法，就是采用一個(gè)雙電源運放檢測-5V電源軌的電流。不過(guò)設計擴展到了使用了一個(gè)工作在單電源軌的放大器IC來(lái)檢測非常高的負軌電壓。本文給出的例子雖是針對-120V電源，但本設計可進(jìn)行修改，實(shí)現對其它電壓水平負電壓軌的監測。
 
應用示例
 
圖1為一個(gè)典型電話(huà)交換機功率分布網(wǎng)絡(luò )的結構圖。一個(gè)整流器將主電源的交流電轉換成直流電，整流器的直流輸出用來(lái)給一個(gè)48V鉛酸電池充電。此電池通過(guò)電話(huà)線(xiàn)給用戶(hù)電話(huà)供電，因此用戶(hù)端不必要使用備用電池。

電池極性相連，因此線(xiàn)電壓為負（-48V）。線(xiàn)電壓為負能降低潮濕電話(huà)線(xiàn)的電化學(xué)反應腐蝕。電信網(wǎng)絡(luò )也使用多個(gè)直流-直流轉換器，從-48V直流輸入得到中間電源軌。這些中間電源軌給電話(huà)交換機、無(wú)線(xiàn)電設備、路由器、ATX計算機及其它電子設備供電。

如果負載電流超過(guò)最大額定值，故障狀態(tài)就會(huì )發(fā)生，就可能損害電源；因此，需要有輸出保護。有一種經(jīng)過(guò)了長(cháng)時(shí)間考驗的方法，就是用一個(gè)CSA和一個(gè)功率晶體管構成電路斷路開(kāi)關(guān)。此CSA強化了檢測電阻上的小電壓降，該檢測電阻為外加的，與電池串聯(lián)。每當電池電流升高到最大額定值時(shí)，電路斷路開(kāi)關(guān)被觸發(fā)，最大額定值一般為標稱(chēng)電流的120%～140%。
 
檢測電阻既可置于負載和地之間（低端電流檢測），也可放在負載和48V電池負端（高端電流檢測）之間。這兩種備選方法需要在不同方面作出權衡。低端電阻給對地路徑上增加了不期望的電阻。此外，不是所有故障都能用低端方案檢測到。
 
高端或負電源電流檢測必須處理大電源及共模信號，但這種方法可以檢測到廣泛存在的接地面的不引人注意的短路所引起的任何故障。本文論述的CSA采用高端方法。
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電路描述
 
圖2的電路為一種實(shí)現負電源軌電流檢測框圖。其中采用了一個(gè)儀表放大器，如MAX4460或MAX4208，以及一些分立元件。MAX4460/MAX4208是采用稱(chēng)作間接電流反饋的一種新穎架構設計的儀表放大器。這種拓撲結構可以使輸入共模電壓范圍包含地（即放大器的負軌），這與傳統三運放架構不同。

 

在間接電流反饋架構中，通過(guò)RSENSE的負載電流在儀表放大器的IN+和IN-間產(chǎn)生一差分電壓。該差分電壓通過(guò)跨導放大器gM1轉化成內部差分電流?？鐚嗤目鐚Х糯笃鱣M2的作用是，通過(guò)在一個(gè)負反饋環(huán)內使用高增益放大器消除掉此內部差分電流。因為跨導匹配，反饋動(dòng)作重建了引腳FB和GND上的IN+和IN-間的輸入差分電壓。

MAX4460的輸出給MOSFETM1提供合適的柵極驅動(dòng)。電阻R3上的電壓降等于RSENSE上的電壓VSENSE。

因此，R3設置了一個(gè)與負載電流成比例的電流：

MOSFET的額定漏-源極擊穿電壓必須大于兩電源軌間的總電壓降（本例中為+125V）。選擇R2，使輸出電壓位于后續電路需要的電壓范圍之內，后續電路通常為一模數轉換器（ADC）。R2和R3設置CSA增益，后面將對此予以說(shuō)明。如果此ADC輸入阻抗不高，可以在VOUT端附加一運放緩沖。

在電信和其它使用高電壓負電源軌的場(chǎng)合，可將一個(gè)儀表放大器與獨立元件簡(jiǎn)單結合，實(shí)現大電流檢測以保護電路。高端大電流檢測放大器（CSA）主要用于正電源軌電流監測。然而，諸如ISDN和電信電源類(lèi)應用需要采用工作在負電源軌的CSA。設計負電源軌CSA的一種方法是使用一個(gè)精密儀表放大器IC和幾個(gè)分立元件。