增加一個電荷泵可為高端電流檢測放大器內部的運算放大器提供±5V電源軌。這種修改使該放大器能夠檢測低至0V共模輸入的電流。該電路可以修改以適應雙向電流檢測應用。

除了傳統的鉛酸電池外，現代電動/混合動力汽車通常還包括一個40法拉或更大的大電容器作為備用電源。大電容器位于后排座椅下方，用作備用電源，為電子制動系統供電，以便在發動機和電池發生故障時安全停止車輛。鉛酸電池只能放電到約8V，但電容器可以放電到0V。因此，需要一個能夠測量低至0V輸入的電流檢測放大器。

大多數高端電流檢測放大器的工作在有限的共模輸入和電源電壓范圍內。以MAX4081為例，其共模輸入和電源電壓范圍為76V至4.5V。要設置零負載電流點（對應于零負載電流的電壓輸出，其中V意義= 0V）對于雙向（充電/放電）電流檢測應用，通常將外部基準（+2.5V）連接到基準輸入（REF）。然而，對于MAX4081，4.5V的共模下限禁止在需要靠近地電流檢測的應用中使用。

這個問題可以通過將電荷泵連接到電路來解決（圖1）。微型電荷泵（IC2）采用+5V供電，電流檢測放大器也是如此。電荷泵（-5V）的輸出在IC1的“GND”引腳上充當負電源電壓。REFA 和 REFB 連接到電路接地。

圖1.在該電流檢測放大器上增加一個-5V電源軌，將其共模下限從4.5V擴展至0V。

IC1的內部運算放大器（A2）現在采用±5V電源軌（10V量程）工作，其同相輸入（REF引腳）位于0V中軌電平。對于 V意義= 0V，輸出電壓為0V。意義然后隨著負載電流的增加而增加，根據器件編號的增益后綴 F、T 或 S，產生 5x、20x 或 60x 的輸出。有效共模范圍現在擴展為0V至+70V，原始規格保持不變（五操作系統< 0.6mV，增益誤差<0.6%）。

您 還 可以 為 采用 單 電源 電壓 的 雙向 電流 檢測 應用 配置 該 電路（圖 2）。ADC基準輸出驅動REFA引腳，以設置IC1的零負載電流點。例如，對于20V/V的增益選項，如果ADC基準電壓為+5V，則在零負載電流下，ADC的輸出將為+2.5V。當電流從電池流向負載時，V意義可以從0V增加到+100mV，輸出電壓將增加+2.0V至+4.5V。如果相同的大電流以相反方向流動（為電池充電），OUT將從其零電流水平降低-2V，從而從2.5V降至0.5V，以使用0V至5V ADC輸入監視雙向電流。

圖2.將基準電壓從ADC連接到電流檢測放大器，電路可以監視雙向電流

圖1電路（圖3和圖4）的測試結果顯示，電流檢測放大器的共模電壓（GND連接到-5V）降至-2.8V。相比之下，標準應用的共模電壓（GND連接到0V）僅降至+2.3V。然而，當“GND”引腳上的-5V電荷泵以及REFA和REFB連接到電路GND時，輸出擺動可能接近±5V或低于電路GND。

圖3.如圖1所示的輸出電壓圖所示，增加電荷泵將IC1的共模范圍擴大到地電位以下2.8V。

圖4.對于圖1和圖2中的IC1，工作增益為60V/V，共模電壓為0V，V外與 V意義在整個 V 上呈線性意義范圍（-80mV 至 +80mV）。

IC1的典型電源電流（103μA）為IC2提供小負載電流，可防止輸出端過載和電壓下降。當輸出低于GND時要小心，負載電流然后從IC1的GND端子流入電荷泵，電荷泵的負輸出會因此下降（上升至0V）。作為對策，可以在電荷泵中使用更大的電容或限制檢測放大器的輸出電壓。

審核編輯：郭婷