用于负高压轨的隔离式低端电流监控器用于负高压轨的隔离式低端电流监控器
AD7171 的测量结果以数字码形式通过一个简单的2线SPI兼容型隔离串行接口提供。隔离由四通道隔离器
ADuM5402 提供。除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供隔离+3.3 V电源。这一器件组
合实现了一款精确的高压负供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。测量精度主
要取决于电阻容差和带隙基准电压源的精度，典型值优于1%。
电路功能与优势
图1所示的完全
AD7171 的测量结果以数字码形式通过一个简单的2线SPI兼容型隔离串行接口提供。隔离由四通道隔离器 ADuM5402 提供。
除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供隔离+3.3 V电源。
这一器件组合实现了一款精确的高压负供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。测量精度主要取
决于电阻容差和带隙基准电压源的精度，典型值优于1%。
图1. 用于负高压轨的低端
电路描述
该电路针对最大负载电流IMAX下50 mV的满量程分流电压而设计。因此，分流电阻值为 RSHUNT = (50 mV)/(IMAX)。
运算放大器级的“地”连接到共模源电压(−48 V)。运算放大器级的电压由“悬空”的5.6 V齐纳二极管提供，该二极管偏置到约2
mA的电流，这样便无需独立电源。在无修改的情况下，该电路的源电压范围为−60 V至−10 V。
U1A将分流电压放大49.7倍，其中G = 1 + R3/R2。零漂移放大器 ADA4051-2 的失调电压很低（最大值15 μV），对测量的误
差贡献不大。50 mV的满量程分流电压从U1A产生2.485 V的满量程输出电压（参考共模源电压）。
U1B的反馈环路中有一个具有大VDS击穿电压(70 V)的N沟道MOSFET晶体管，它将U1A的输出电压施加于电阻R5两端，所产
生的电流流经R6和R7。来自U1A的2.485 V满量程电压产生0.498 mA的满量程电流，它在电阻R7两端产生2.485 V的满量程电
压。R7两端的电压施加于ADC的AIN−。当MOSFET短路时，电阻R6和肖特基二极管D2为AD7171提供输入保护。
注意，ADR381、AD7171和悬空齐纳二极管的电源电压由四通道隔离器ADuM5402的隔离电源输出(+3.3 VISO)提供。
AD7171的基准电压由精密带隙基准电压源ADR381提供。ADR381的初始精度为±0.24%，典型温度系数为5 ppm/°C。
虽然AD7171 VDD和REFIN(+)都可以采用3.3 V隔离电源，但使用独立的基准电压源可提供更高的精度。隔离电压下限为3
V，因此必须使用2.5 V基准电压，以便提供充足的裕量。
AD7171 ADC的输入电压在ADC的输出端转换为偏移二进制码。ADuM5402为DOUT数据输出、SCLK输入和PDRST输入提供
隔离。
经过隔离电路之后，代码在PC中利用SDP硬件板和LabVIEW软件进行处理。
图2中的曲线图显示，受测试的电路在整个输入电压范围（0 mV至50 mV）实现了0.3%的误差。另外还比较了LabVIEW记录
的ADC输出代码与基于理想系统而计算的理想代码。
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