电流的差分测量详解 - 带电源负载的控制系统电路设计攻略

　　对电流的差分测量可以转换为更简单的单端测量，方法是将Rs下面的端子连接模拟地（电阻监视部分的地）。图3中的新变量被定义为：

　　假设增益级电路是理想的情况下，图4和图5分别画出了作为δ函数的比较器输入电压（Uu1， Ui1， Uu2， Ui2， Ud1 和Ud2）。在图4中，实线是U=15V时的结果，虚线是U=10V时的结果。Rp值保持不变。从图中可以看出，阈值点（δi和δs）不受U变化的影响。

　　

　　图4 a）

　　

　　作图4 b）

　　在图5中，实线是Rp=10mΩ时的结果，虚线是Rp＝200mΩ时的结果。在这两种情况下，U保持不变（U=15V）。从中可以看出，δi 和δs不受Rp变化的影响。

　　

　　图5 a）

　　

　　图5 b）

　　虽然U和Rp的变化不影响δi 和δs，但它们影响比较器的单端和差分输入电压，见图4和图5。因此模型增益的确定应慎重，要确保满足比较器的共模输入电压范围（CMIVR）要求。在这个例子中，假设比较器能够实现接近地电位的检测，也就是说它们的共模输入电压范围可以从0（或以下）扩展到某个正值。在图4 a）和图5 a）中可以看到，在低于和高于δi 与δs时，相关的输入电压（对δi来说是Uu1和Ui1，对δs来说是Uu2和Ui2）呈现相反的趋势。因此，相关输入电压在δi和δs处同时具有最高值，分别是Ut1和Ut2。要想比较器在δi 和δs点提供正确的输出状态，Ut1和Ut2必须在它们的共模输入电压范围之内（CMIVR）。如果是这样，相关输入电压可能在低于和高于δi 和δs时超出CMIVR，因为每个比较器至少有一个输入电压在CMIVR内是有保证的，而且大多数比较器在这种情况下仍能提供正确的输出状态。符合工业标准的LM393就是具有这种能力的一个典型例子。从图4 a）和图5 a）中可以看出，Ut1和Ut2不是固定的，它们会随着U增加和/或Rp减小而增大。

　　当U位于其最大可能值、Rp位于其最小可能值（在大多数情况下可以认为是0）时，将形成在比较器CMIVR方面最差的工作条件。在计算模型增益时应该将这些U和Rp值代入公式（2）、（3）、（4）和（5）。比较器的输入偏移电压（IOV）有可能导致δi 和δs阈值点偏离期望值，并降低电阻监视的精度。为了尽可能减小这种漂移幅度，我们应该尽可能增加分别对应δi 和δs的Ud1和Ud2斜率模（绝对值），如图4 b）和图5 b）所示。另外观察图4 a）和图5 a）可以看出，通过增加Ut1和Ut2也可以减小这种漂移。考虑到前面讨论的共模输入电压范围（CMIVR）限制，我们可以得出结论：应选择接近 CMIVR上限的Ut1和Ut2电压值，并留一些安全余量应对实际元件的容差和漂移。选好Ut1和Ut2后，就可以将它们与T、Rn、Rs、U （最大值） 和Rp （最小值）一起代入增益公式（（2）， （3）， （4）， （5））计算模型增益，完成模型的调整。

　　相反，当Ud1和Ud2斜率模减小时，由于输入偏移电压（IOV）引起的阈值点漂移将变得更糟，见图4 b）和图5 b）。从这些图还可以看出，这些模值随U的减小和/或Rp的增加而减小。因此最差精度损失发生在最低期望的U值和最高期望的Rp值时。总之，由IOV引起的精度损失行为可以被总结为：针对某个特定的比较器IOV范围，为了满足特定的精度要求，必须重视相应的最小U值和最大Rp值。也可能在一些特殊情况下，U=0和/或Rp → （+∞）。符合这些情况的例子包括U供电电源的关断或故障、保险丝熔断、PWM应用中功率开关的开路等。在发生这些事件时，所有比较器的输入电压将接近于 0，输出信号（Fault）将没有统一的状态。此时Fault应被忽略，或被某些额外的检验电路关闭。