在确定 PCB 设计的工作情况时，工程师首先会考虑的其中一个参数是工作电流。  通过检查工作电流，工程师可以立即判断电路板上的元件是否短路，是否有器件损坏，并在某些情况下检测软件是否按预期运行。传统方法是使用电流检测放大器 + ADC 监测是否存在电流超限条件，但该方法无法提供所需报警响应时间。此外，使用 ADC 来监测过流警报阈值需要 ADC 和主机处理器之间持续通信，这可能会给系统带来不必要的负担。

如果能够快速获知电流值超限的情况，便可提高安全性、改善系统智能/诊断功能并减少停机时间。

为了满足超限电流条件下所需的响应时间，需要使用模拟比较器来检测电流超过给定基准阈值的时间。但是，在许多情况下，只有一个警报级别不足以确定系统状态，也无法针对超限电流做出适当的系统响应。  为了满足此要求，可使用 图 1-1 中所示的电路来监测多种电流超限的情况。

该电路由 5 个器件组成：1 个电流检测放大器、2 个比较器以及 2 个基准。图 1-1 所示的分立实现方案需要仔细选择比较器，以获得所需的警报响应时间。响应时间过长可能无法为系统留出足够的时间采取应对措施，而响应时间过短则可能触发误报，甚至导致系统关闭。

图 1-2 显示了一个更简单的电路，该电路解决了分立实现方案中存在的设计问题。

INA302 具有检测两种超限情况的功能。较低的超限条件称为过流警报阈值，而较高的超限条件称为过流故障阈值。过流警报阈值允许在电流开始偏高但尚未达到可能触发系统关闭的故障阈值时进行检测。当电流超过警报阈值时，系统可以选择通过禁用子电路、控制电源电压或降低时钟频率，来降低系统总电流，从而防止出现故障情况，进而降低系统功耗。如果发生过流故障情况，则必须快速响应，以防止进一步的系统损坏或出现故障行为。

为了更大限度地减少元件数量并方便使用，可通过单个外部电阻器来设置 INA302 的警报阈值。故障阈值应设置高于系统在最坏情况下可能出现的最大电流值。当电流超过此阈值时，INA302 的 ALERT 引脚将在 1μs 内做出响应。警报阈值的值取决于应用，但通常高于标称工作电流。警报阈值的响应时间可通过外部电容器进行调节，范围为 3μs 至 10s。

通过适当设置警报阈值的延迟时间，可以将过流警报阈值设定得更接近最大直流工作电流，同时仍能避免因短暂电流尖峰或噪声而产生误触发。将故障阈值与警报阈值差值设定得更大一些，有助于为系统提供更多时间，在超出故障阈值之前采取预防性措施。

某些系统允许在超过警报阈值后继续运行一段时间，再触发警报。其中一个此类应用是监测处理器的电源电流。  为了在关键操作期间尽可能提高计算吞吐量，可允许处理器在短时间内在超出正常最大电流值的情况下运行。如果在设定的延迟到期时电流高于警报阈值，警报输出将拉至低电平以通知主机处理器，从而在发生过热情况之前降低电压或时钟频率。

在某些系统中，检测电流过低的情况是有益的。对于这些应用，图 1-3 所示的 INA303 可提供过流和欠流检测。

当电流超过过流故障阈值时，ALERT1 输出将在 1μs 内做出响应。  但是，如果电流低于欠流阈值，ALERT2 响应时间将由延迟电容器设置。在正常运行过程中可能会短暂发生欠流情况；但是，如果这种情况持续存在，可能是由于损坏且即将发生故障的器件或系统导致的。 

在这种情况下，警报输出可告知系统此情况，并且可以在系统发生故障之前实施故障处理程序。

欠流检测的另一个用途是确认系统状态正常。某些系统会进入低功耗模式，在这种模式下电流低于正常工作范围。  在这种情况下，欠流警报输出可用于通知主机系统确实已进入关断状态。

有些设计可能只需要在电流超出预期工作范围时收到通知。对于这些情况，可以通过将两个警报输出连接在一起，将 INA303 配置为在窗口模式下运行，如 图 1-4 所示。在此模式下，只要电流处于正常工作范围内，单一警报输出将保持高电平。

备选器件建议

INA226 可用于需要数字电流监测的应用。如果只需要单一数字警报输出，INA300 可提供采用超小型 2mm x 2mm QFN 封装的出色解决方案。对于仅需要在模拟电流信号之外提供单一警报输出的应用，INA301 可提供出色的电流监测精度，且警报响应时间少于 1μs。对于成本敏感型应用及需要更高灵活性的情况，INA381 提供了带有内部比较器且输入端可访问的电流检测放大器。