汽車控制系統(tǒng)中螺線管的電流檢測

2. 因?yàn)殚_關(guān)置于高電壓端，所以購買和驅(qū)動這種開關(guān)的成本都比較高。PWM驅(qū)動需要在微控制器的邏輯輸出和門電路之間做謹(jǐn)慎的電平轉(zhuǎn)換。
3. 需要附加電路來檢測對地短路，因?yàn)槎搪冯娏鞑涣鬟^分流器。如果檢測不到對地短路（見圖1），可能會出現(xiàn)接線和場效應(yīng)管（FET）損壞。
4.
這種測量可能不穩(wěn)定，實(shí)際上，因?yàn)椤敖拥亍辈⒉皇抢硐氲耐ㄓ眠B接，圖中用倒三角形表示。在實(shí)際的應(yīng)用中，“接地”可能不是實(shí)際意義上的“接地”。因此由運(yùn)算放大器的地和分流器的地之間的電流引起的電壓降會造成很大的誤差。

采用低端開關(guān)的高端電流檢測
一種比較好的螺線管驅(qū)動方法是采用以地為參考端（見圖2）的開關(guān)，從而可以使用低成本的低端開關(guān)。
這樣可以顯著地改進(jìn)測量結(jié)果，因?yàn)樵跍y量中包含了螺線管的回流電流。另外，還可以降低驅(qū)動成本，因?yàn)闊o需對門電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

圖2. 采用低端開關(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(dāng)開關(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(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，因?yàn)槁菥€管的電感特性其兩端的電壓會反向，從而導(dǎo)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――在穩(wěn)定到電池電壓之前。

這種驅(qū)動方法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它可以檢測到對地短路，因?yàn)楦叨穗娏鲿鬟^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)心的問題是電池的高端總是連接到螺線管。如果存在一種斷續(xù)的對地短路的話，這可能導(dǎo)致意外的螺線管開關(guān)。另外，對螺線管持續(xù)施加電壓會造成過量腐蝕。

采用高端開關(guān)高端電流檢測
圖3示出了一種配置，它將意外的螺線管激活和過量腐蝕的可能性降到最低，其中開關(guān)和分流器都接至高壓端。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，便給螺線管撤除了電池電壓，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(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電池電壓從負(fù)載上撤除，所以消除了由電壓差引起的腐蝕效應(yīng)。

圖3. 采用低端螺線管和高端開關(guān)及檢測方法的ECU
然而，在這種情況下，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)螺線管兩端的反向電壓會引起共模電壓的大幅度擺動，從電池的高端電壓擺動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(yīng)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，從而在開關(guān)斷開時(shí)忽略共模電壓的大幅度快速擺動。

當(dāng)采用低端開關(guān)高端檢測方案（見圖2）時(shí)，就可能測量到對地短路，因?yàn)閬碜愿叨说穆菥€管電流全部都要通過分流器，如圖3所示。
一種簡單的高端電流測量電路
幸運(yùn)的是，ADI公司（簡稱ADI）推出了AD8200單電源差分放大器，具有適合上述應(yīng)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這類應(yīng)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。AD8200可用于前面介紹的任何配置中。

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