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关于高侧电流采样的两种方式

面包板社区 · 公众号 · · 2024-05-01 20:47

正文

由于采样电阻在高侧，这种方式的电流与低侧是有很大差异的，不能采用低侧方式。

图1 传统低侧电流采样方式

因此需要为运放重新构建供电电压（VCC，其参考地为VOUT），通过运放+三极管方式来实现。

方式一：

图2 运放+NPN方式

分析过程：

①上图虚框位置是由两个同型号三极管构成电流镜电路，因此可以得出I2=I3；

②由三极管Q10可得到I1=I3+Ib≈I3（由于三极管放大倍数β>>1），即I1=I2；

③由运放的虚断可得：V-=V2*R2/(R3+R2)；

④由运放的虚短可得：V-=V+；

⑤由基尔霍夫电流定律可得：（Vref - V+）/R9 = (V+ - Vin)/R1；

==> V+ = (Vref + Vin*R9/R1) / (1+R9/R1)

⑥假设R1=R2, R3=R9;

⑦由上可得出VADC=(R9*Vin/R1+Vref)*R7/R4

⑧Vin= I *Rsense 带入上式，可得出

VADC=(R9*I *Rsense/R1+Vref)*R7/R4

⑨引入Vref是为了消除运放静态偏差而增加的电压基准。

方式二：

图3 运放+PNP

分析过程：

①由于运放输入偏置电流I3 I4非常小，可忽略

②由三极管Q11可得：I1=I2+Ib约等于I2；

③有运放虚断可得：V+= Vref * R2/(R2+R3)；

④由运放虚短可得：V+=V-

⑤I1=(Vin - V-)/R1 , Vin=I*Rs1

⑥由以上可得出

Vadc=I*Rs1*R4/R1-Vref*R2*R4/(R1*(R2+R3))

Vref为负值，可以消除运放失调电压带来的误差。