測量H橋的負載電流

    負載監視的傳統方法是布設一個與負載相串聯的小值檢測電阻
，該電阻能夠產生一個用於代表負載電流的可測量電壓降(圖1)。這裏的難點是：當執行PWM操(cao)作(zuo)時(shi)，檢(jian)測(ce)電(dian)阻(zu)器(qi)上(shang)的(de)共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)具(ju)有(you)讓(rang)人(ren)討(tao)厭(yan)的(de)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)，這(zhe)些(xie)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)的(de)高(gao)頻(pin)雜(za)亂(luan)信(xin)號(hao)會(hui)損(sun)害(hai)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)的(de)操(cao)作(zuo)性(xing)能(neng)。雖(sui)然(ran)可(ke)對(dui)該(gai)雜(za)亂(luan)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)濾(lv)波(bo)處(chu)理(li)以(yi)恢(hui)複(fu)有(you)用(yong)的(de)低(di)頻(pin)信(xin)息(xi)
，但(dan)是(shi)提(ti)供(gong)快(kuai)速(su)故(gu)障(zhang)保(bao)護(hu)的(de)能(neng)力(li)將(jiang)隨(sui)之(zhi)喪(sang)失(shi)。此(ci)外(wai)，這(zhe)種(zhong)“跨接”檢測電阻器配置還無法監視開關貫通電流，從而造成許多重要的故障模式未被檢測出來或處於失控狀態 (例如：開關功能失效)。

圖1：傳統的負載檢測在采用PWM時會產生問題。

    監視饋送至每個半橋的電源電流是一種實用性強得多的方法(圖2)。該方案提供了簡化和改善電路性能的多項好處。主要的改進是通過使檢測電阻器處於一個相對恒定的共模電壓(即：電源電壓)來實現，這樣就可以保持PWM電流波形的保真度。另外，通過在電源側對每個半橋進行單獨監視，便能夠很容易地檢測並可控製功率器件操作失效和負載接地短路。

圖2：與 PWM相兼容的H橋負載檢測。

    通過采用可產生“極性-大小”控製功能的PWM邏輯電路，其中一個半橋將處於100%拉高狀態(取決於驅動的方向或極性)。負載電流與通過100%(完全接通)開關輸送的電流相等
，而不受另一個半橋上的PWM 工作占空比所影響。這允許采用合適的高壓側檢測放大 法來實現負載電流波形的簡單重建。

簡單的解決方案

    LTC6103和LTC6104雙通道高壓側檢測放大器非常適合於執行H橋監視功能。這兩款器件均具有兩個電流檢測輸入通道
，並提供了兩個單向輸出(LTC6103)或單個雙向輸出(LTC6104)。由於每個電流檢測通道均以單向的方式運作，因此隻對來自完全接通的半橋電流進行監視。

    youyulingyigebanqiaozhongdedianliumaichongfangxiangxiangfan，yincifangdaqitongdaobaochizaiyigejiezhizhuangtai，erqiebingbuyingxiangduchucaozuo。zheyiweizheshuchuxinhaojinfanyingwanquanjietongdebanqiaodianliu
，gaidianliuyushoukongfuzaidianliuxiangdeng。

    憑借其快速(微秒級)響xiang應ying時shi間jian
，這zhe些xie器qi件jian還hai提ti供gong了le過guo載zai檢jian測ce功gong能neng，從cong而er能neng夠gou在zai出chu現xian故gu障zhang條tiao件jian的de情qing況kuang下xia向xiang功gong率lv器qi件jian保bao護hu電dian路lu發fa出chu指zhi示shi信xin號hao。這zhe兩liang款kuan器qi件jian均jun采cai用yong纖xian巧qiao型xingMSOP-8封裝(旨在實現緊湊的電路板布局)，並能夠在高達60V的電源電壓條件下正常運作。由於它們具有70V的瞬變電壓承受能力，因而在苛刻的汽車應用中免除了增設浪湧抑製元件的需要。

    LTC6103的雙路輸出可單獨地用來提供過載檢測，和/或被用作一個差分對以向模數轉換器(ADC)提供一個雙向信號(示例)。圖3給出了一款麵向普通H橋應用的典型電路。功率器件可以是互補型MOSFET
、純 N溝道MOSFET或其他的開關器件。當橋接器驅動負載時(在所舉的例子中假設是一部電動機)
，LTC6103deqizhongyigeshuchujiangshengzhididianweiyishang
，erlingyigeshuchuzebaochibeixialazhididezhuangtai
，congerxingchengleyigezhunquedeshuangxiangchafenshuchuheyigecongbujiangzhididianweiyixiadegongmodianya。shuchudianzudexuanze(本例中為4.99k)是可以調節的，以滿足任何ADC的源阻抗要求。

圖 3：LTC6103利用適合ADC的差分輸出來提供雙向H橋監視。

    作為一種替代方案
，LTC6104的輸出結構提供了單個雙向信號。輸出線路既可以向一個負載電阻供應電流，也可以從一個負載電阻吸收電流(取決於哪個輸入通道正在檢測電流)。隻要引腳4(V–)的電壓比預期的最低輸出電平至少低0.5V，則負向輸出擺幅就將保持線性。如果負載電阻在引腳4接地的情況下回接至一個合適的基準電壓(圖4)
，就能滿足這個條件。如果引腳4被連接至一個合適的負電源(比如：-3V)，則輸出電阻也可以直接回接至地，以形成一個真正的雙極輸出。

圖 4：LTC6104利用單端輸出提供雙向H橋監視。

本文小結

    如果您擁有了正確的放大器，那麼設計一款H橋功率驅動器的負載電流監視器就不是件難事。LTC6103 和LTC6104恰好滿足了這一需要。它們具有雙路檢測輸入和兩種不同的輸出配置選項，這些特點降低了複雜性並縮減了PCB麵積。

作者：Jon Munson

高級應用工程師

淩力爾特公司