電路功能與優勢

　　?48 V供電軌廣泛用于無線基站和電信設備中。用于網絡中央交換局時，它可以在?48 V至?60 V之間變化。測量該電壓下的電流時，通常需要采用雙電源（例如±15 V）供電的器件。一般而言，只有直接與?48 V供電軌接口的前端調理放大器使用雙電源，系統其余部分則采用單電源供電。不過，去掉負電源可以簡化電路、降低成本。本電路使用AD629 和AD8603 ，僅采用正電源供電，但也能測量?48 V至?60 V時的電流。

　　與低端電流檢測相比，高端電流檢測可以抑制接地噪聲，并能在工作期間檢測短路狀況。

　　圖1：測量?48 V電流的電路（原理示意圖）

　　電路描述

　　本電路使用差動放大器AD629調理超出其電源的電壓。最小和最大容許輸入共模電壓由下列公式確定：

　　VCOM_MAX = 20 × （+VS – 1.2） – 19 × VREF

　　VCOM_MIN = 20 × （?VS + 1.2） – 19 × VREF

　　當 VREF = +5 V， +VS = 12 V且?VS = 0 V時，AD629共模輸入范圍為?71 V至+121 V，足以涵蓋?48 V供電軌的整個預期范圍。差動放大器AD629檢測差分電壓 IS × RS，它由流經分流電阻的電流產生。AD629具有固定增益1，因此其輸出電壓等于 IS × RS +VREF。

　　分流電阻為100 mΩ，容差為0.1%，最大額定功率為1 W。選擇分流電阻時，電流測量精度和自發熱效應均應考慮。

　　AD8603配置為減法器，因而能抑制5 V共模電壓，并放大目標信號IS × RS。該信號放大20倍，以配合 AD7453 ADC的2.5 V滿量程輸入范圍。ADC的滿量程2.5 V輸入信號對應于?48 V電源的1.25 A電流。選擇AD8603的原因是其具有低輸入偏置電流、低失調漂移以及軌到軌輸入和輸出特性。軌到軌輸出使得AD8603能夠與ADC共用同一電源。應當注意，由于存在輸出級，AD8603的輸出只能降至地以上約50 mV，對應的輸入電流IS 約為25 mA。因此，本電路無法測量約低于25 mA的電流。不過，通常并不要求以高精度測量非常低的電流。

　　構成減法器的四個電阻的比率必須匹配，才能獲得最大共模抑制（CMR）性能。在這一級中，減法器必須抑制AD629的5 V共模信號。

　　使用12位ADC AD7453的原因在于其具有偽差分輸入，能夠簡化AD8603與ADC的接口。此外，該ADC采用小尺寸封裝，成本低，因此適合對成本敏感或尺寸受限的應用。

　　AD780 精度高且易于使用，所以12位ADC AD7453選其作為基準電壓源。

　　我們已針對?48 V和?60 V供電軌對本電路進行了測試，測得的數字化輸出電壓與電流的函數關系如圖2所示。從圖中可以看出，實際值與預期值高度相關，并且本電路在不同共模電壓下均具有良好的線性。

　　圖2：?48 V和?60 V共模電壓下數字化輸出電壓與電流的關系