设计目标

设计说明

该单电源、低侧、电流检测解决方案可以精确地检测 0A 至 1A 的负载电流，并将其转换为 0V 至 4.9V 的电压。可以根据需要调节输入电流范围和输出电压范围，并且可以使用更大的电源来适应更大的摆幅。负电荷泵（如 LM7705）在该设计中用作负电源，以维持接近 0V 的输出信号的线性。

设计说明

1. 使用精密电阻器最大限度地降低增益误差。
2. 为确保轻负载精度，负电源应扩展至稍低于接地值。
3. 与反馈电阻器并联放置的电容器将限制带宽并有助于降低噪声。

设计步骤

1. 确定传递函数。
   $V_o=I_i\times R_1\times \left(1+\frac{R_3}{R_2}\right)$
2. 定义满标量程分流电压和分流电阻。
   $V_{\mathrm{iMax}}=100\mathrm{mV}\text{ at } I_{\mathrm{iMax}}=1A$
   $R_1=\frac{V_{\mathrm{iMax}}}{I_{\mathrm{iMax}}}=\frac{100\mathrm{mV}}{1 A}=100\mathrm{m\Omega }$
3. 选择用于设置输出范围的增益电阻器。
   $V_{\mathrm{iMax}}=100\mathrm{mV} \text{and }{V}_{\mathrm{oMax}}=4.9V$
   $\mathrm{Gain}=\frac{V_{\mathrm{oMax}}}{V_{\mathrm{iMax}}}=\frac{4.9V}{100\mathrm{mV}}=49\frac{V}{V}$
   $\mathrm{Gain}=1+\frac{R_3}{R_2}=49\frac{V}{V}$
4. 为 R₂ 和 R₃ 选择标准值。
   $R_2=7.5\mathrm{k\Omega }\text{ (0.05\% Standard Value)}$
   $R_3=48\times R_2=360\mathrm{k\Omega }\text{ (0.05\% Standard Value)}$

设计仿真

直流仿真结果

交流仿真结果

设计参考资料

德州仪器 (TI)，具有输出摆幅至 GND 的单向电流检测仿真，电路 SPICE 仿真文件

德州仪器 (TI)，0A 至 1A 单电源低侧电流检测解决方案，参考设计

设计特色运算放大器

设计备选运算放大器