ADI的高端电流采样电路分析

之前分析过TI的高端电流采样电路，如下图，点击图片可跳转。



昨天在群里看到群友分享了一个ADI的高端电流检测方案，感觉两个处理方法很是相似（均是采用浮地的方式，抬高了运放的共模输入范围），很有意思。电路图如下：



这个电路分析还是相对容易的，抛开参考源REF，D1二极管，MOS管M2，剩下的电路就是一个经典的电流检测电路（类似INA138的内部结构）。由于虚断，所以VP=VR-；由于虚短，所以VN=VP=VR-，所以说VRin=VR+ - VN=VR+ - VR- = VRsense（采样电阻两端的电压）。所以说流过RIN的电流（图中红色电流）为I=VRsense/49.9，而根据红色电流流向可知Vout=I*Rout=Isense*0.1*5k/49.9=10*Isense。

那么除去这电流检测的部分，就只剩下了参考源REF，二极管D1，以及MOS管M2，那么这一部分看起来很复杂，实际上分析起来也很简单，我们看文档中的描述为：



实际上如果将运放看做一颗电阻，就很明朗了，这就是一个PMOS和基准源组成的源极跟随器。所以说运放两端的电压就被卡在了4.096V-Vgs（th），是不是很巧妙。



这个PMOS的源极跟随器如果看不太明白的话，可以参考NPN型三极管和基准源组成的"LDO"电路，这两者是很相似的，本质上都是射极/源极跟随器。如下图：


那么基本就解决完了，电路中，C1为基准源提供储能和退耦，C4为运算放大器提供储能和退耦。只剩下最后一个元器件，D1的作用是什么？



从分析结果看，在稳态的时候，D1是截止的，没有导通，那么D1大概率就是一个保护器件；D1的作用就是为了防止上电瞬间，Vgs和运放的供电过压（上电瞬间C1等效为短路，栅极电压等效为Vin，如果没有D1，那么Vgs基本等同于Vin并且运放两端的电压也基本等于Vin，那么基本运放和MOS管M2是要损毁的。）所以这个电路中D1很重要，千万不能去掉！