汽車(chē)控制系統中螺線(xiàn)管的電流檢測

2. 因為開(kāi)關(guān)置于高電壓端，所以購買(mǎi)和驅動(dòng)這種開(kāi)關(guān)的成本都比較高。PWM驅動(dòng)需要在微控制器的邏輯輸出和門(mén)電路之間做謹慎的電平轉換。
3. 需要附加電路來(lái)檢測對地短路，因為短路電流不流過(guò)分流器。如果檢測不到對地短路（見(jiàn)圖1），可能會(huì )出現接線(xiàn)和場(chǎng)效應管（FET）損壞。
4.
這種測量可能不穩定，實(shí)際上，因為“接地”并不是理想的通用連接，圖中用倒三角形表示。在實(shí)際的應用中，“接地”可能不是實(shí)際意義上的“接地”。因此由運算放大器的地和分流器的地之間的電流引起的電壓降會(huì )造成很大的誤差。

采用低端開(kāi)關(guān)的高端電流檢測
一種比較好的螺線(xiàn)管驅動(dòng)方法是采用以地為參考端（見(jiàn)圖2）的開(kāi)關(guān)，從而可以使用低成本的低端開(kāi)關(guān)。
這樣可以顯著(zhù)地改進(jìn)測量結果，因為在測量中包含了螺線(xiàn)管的回流電流。另外，還可以降低驅動(dòng)成本，因為無(wú)需對門(mén)電路進(jìn)行電平轉換。

圖2. 采用低端開(kāi)關(guān)和高端檢測的ECU
然而，放大器必須具有高共模抑制比，而且必須能夠抑制大共模電壓（CMV）。本例中分流器的電壓值會(huì )從電池電壓到電池電壓加上二極管壓降之間變化。其原因解釋如下：當開(kāi)關(guān)閉合時(shí)分流器的共模電壓值仍然保持為低阻抗電池電壓。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，因為螺線(xiàn)管的電感特性其兩端的電壓會(huì )反向，從而導致共模電壓包含箝位的二極管壓降――盡管只是瞬態(tài)電流流過(guò)――在穩定到電池電壓之前。

這種驅動(dòng)方法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它可以檢測到對地短路，因為高端電流會(huì )流過(guò)分流器――正如圖2所示。
在采用這種電流檢測方法時(shí)主要關(guān)心的問(wèn)題是電池的高端總是連接到螺線(xiàn)管。如果存在一種斷續的對地短路的話(huà)，這可能導致意外的螺線(xiàn)管開(kāi)關(guān)。另外，對螺線(xiàn)管持續施加電壓會(huì )造成過(guò)量腐蝕。

采用高端開(kāi)關(guān)高端電流檢測
圖3示出了一種配置，它將意外的螺線(xiàn)管激活和過(guò)量腐蝕的可能性降到最低，其中開(kāi)關(guān)和分流器都接至高壓端。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，便給螺線(xiàn)管撤除了電池電壓，從而防止了潛在的對地短路損害，而且允許回流電流也包括在測量值中。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電池電壓從負載上撤除，所以消除了由電壓差引起的腐蝕效應。

圖3. 采用低端螺線(xiàn)管和高端開(kāi)關(guān)及檢測方法的ECU
然而，在這種情況下，當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)螺線(xiàn)管兩端的反向電壓會(huì )引起共模電壓的大幅度擺動(dòng)，從電池的高端電壓擺動(dòng)到比地電位還低一個(gè)二極管壓降的電壓（反向電壓受箝位二極管的限制）。因此本應用中采用的放大器必須要能夠提供分流器電壓（或電流）的精確測量值，從而在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)忽略共模電壓的大幅度快速擺動(dòng)。

當采用低端開(kāi)關(guān)高端檢測方案（見(jiàn)圖2）時(shí)，就可能測量到對地短路，因為來(lái)自高端的螺線(xiàn)管電流全部都要通過(guò)分流器，如圖3所示。
一種簡(jiǎn)單的高端電流測量電路
幸運的是，ADI公司（簡(jiǎn)稱(chēng)ADI）推出了AD8200單電源差分放大器，具有適合上述應用的全部特性――功能完整的單芯片封裝集成電路（IC）。圖4示出了AD8200在在ECU這類(lèi)應用中測量高端電流的一個(gè)實(shí)例。這里，AD8200用于放大和濾波分流器的小差分電壓，同時(shí)抑制前面提到的大共模電壓擺動(dòng)。AD8200可用于前面介紹的任何配置中。

圖4. 使用AD8200的ECU，采用低端螺線(xiàn)管和高端開(kāi)關(guān)及檢測