保护电流检测放大器免受负过压影响

电流检测放大器通常在高于地电位的位置工作，但故障条件可能会将检测输入驱动到地电位以下，从而通过ESD保护二极管吸收过多电流，从而损坏器件。该电路通过连接与每个输入串联的PMOS阻断晶体管来保护特定的高边电流检测放大器（MAX4080）。

高端电流检测放大器通常放大检测电阻两端的差分电压，并提供与该电阻中的电流成比例的输出电压。检测电压取决于由电流检测放大器抑制的共模电压。因此，此类器件可用于检测负载中的过流故障或对系统电源管理进行权衡。

大多数高端电流检测放大器非常适合共模电压范围从地以上~2V扩展到30V以上的情况。用于某些工业和汽车应用的检测放大器需要防止电池反接连接，对于某些负载，它还需要防止电感反冲和其他负电压瞬变。由于在这些事件期间共模电压可能变为负（低于地电位），因此允许过多电流流过内部ESD二极管可能会损坏检测放大器。

例如，某高端电流检测放大器（MAX4080）的数据资料规定地与RS+或RS-引脚之间的绝对最大电压为-0.3V至80V（图1）。远大于地电位以下0.3V的负电压将通过接通其中一个内部ESD二极管D1或D2来吸收大电流。

图1.所示的两个p沟道MOSFET可保护该高端电流检测放大器免受负共模电压的影响。

保护电流检测放大器的一种方法是将检测电阻的外部串联二极管连接到RS+和RS-引脚。然而，在正常工作条件下，这些二极管正向压降的任何不匹配都会严重降低电流检测放大器的精密输入特性。

更好的解决方案是在RS+和RS路径中连接PMOS晶体管，如图1所示。PMOS开关在存在正共模电压时导通，允许IC正常工作。当共模电压变为负值时，FET立即关断（变为开路），在检测电阻和输入引脚之间插入一个反向二极管，从而通过防止内部ESD二极管导通来保护IC。

PMOS 开关具有非常低的导通电阻：RDS上通常是几毫欧。由于MAX4080偏置电流也很低（最大值为12μA），RDS上导致其路径中的压降可以忽略不计，因此对IC的输入失调电压的影响可以忽略不计。 图2的波形显示了该IC增益为20版本的工作（其他版本提供5V/V和60V/V的增益）。施加在RS+和RS-之间的测试信号是差分的，由100mV组成P-P正弦波采用200mV直流偏移，而直流偏移又采用-20V至+20V之间的共模电压。当输入共模为4.5V或更高时，输出为100mV × 20 = 2VDC，×100mV 20 = 2VP-P正弦波骑在上面，如预期正常运行。

图2.对于图1中由RS+/RS-输入驱动的电路，这些波形表明IC在高达20V的正共模电压下正常工作，并通过关断（VRS-= 0V），在负共模电压低至 -20V 期间。

当输入共模电压变为-20V （低于地电位）时，PMOS开关关断以保护器件，输出位于0V。当共模恢复（即高于4.5V）时，IC再次正常工作。该方案同样适用于电池反接保护，即使 V抄送= 0（当施加电池反转条件时，通常会发生这种情况）。

其它检测放大器也可以实现类似的负过压保护，如MAX9938、MAX9928和MAX4173。（电流检测放大器如MAX9937和MAX9918不需要保护方案，这些放大器专门设计用于承受上述应用条件。

审核编辑：郭婷