?48 V電源軌廣泛應用于無線基站和電信設備。在網絡中央機房使用這種電源軌時，其電壓介于?48 V和?60 V之間。為了測量這些電壓下的電流，一般需要采用雙電源（如±15 V）供電的器件。通常，只有直接與?48 V電源軌接口的前端調理放大器才使用雙電源。系統的其余部分采用單電源供電。

消除負電源可降低復雜性和成本。在圖1所示電路中，通過 AD629和AD8603，用戶可在僅依賴正電源供電的同時，測量?48 V至?60 V電壓下的電流。

圖1. 用于測量?48 V電流的電路（原理示意圖）

與低邊電流檢測相比，高邊電流檢測可抑制接地噪聲，并能在運行期間檢測短路情況。

電流描述

該電路使用AD629差動放大器對超出電源電壓范圍的電壓進行調理。允許的最小和最大輸入共模電壓由以下公式確定：

其中：

VCOM_MAX為共模電壓最大值。

+VS為正電源電壓。

VREF為基準電壓。

VCOM_MIN為共模電壓最小值。

?VS為負輸入電壓。

當VREF= 5 V、+VS= 12 V且?VS= 0 V時，AD629共模輸入范圍為?71 V至+121 V。此范圍足夠寬，可覆蓋?48 V電源軌的整個預期范圍。AD629差動放大器會檢測差分電壓（檢測電流(IS) × 檢測電阻(RSENSE)），它由流過分流電阻的電流產生。AD629具備1倍的固定增益，因此其輸出電壓等 于IS× RSENSE+ VREF。

分流電阻為100 mΩ，其容差為0.1%，最大額定功率為1 W。選擇分流電阻時，必須同時考慮電流測量精度和自熱效應。

AD8603配置為減法器，以便能夠抑制5 V共模電壓并放大目標信號，即IS × RS。該信號被放大20倍，以覆蓋AD7453模數轉換器(ADC)的2.5 V滿量程輸入范圍。ADC的滿量程2.5 V信 號對應于-48 V電源上的1.25 A電流。該電路之所以選擇 AD8603，是因為其具有低輸入偏置電流、低輸入失調漂移以及軌到軌輸入和輸出特性。軌到軌輸出允許AD8603與 ADC共用同一電源。請注意，由于其輸出級，AD8603的輸出只能降至地電位以上約50 mV。此輸出對應于約25 mA的檢測電流IS。因此，無法測量小于25 mA的電流。然而，對于非常低的電流，通常沒有精度要求。

組成減法器的四個電阻的比值必須匹配，才能獲得最大共模抑制(CMR)能力。在此階段，減法器必須抑制來自AD629 的5 V共模信號。

使用12位ADC AD7453的原因是其偽差分輸入可簡化 AD8603和ADC之間的接口。此外，憑借小尺寸封裝和低成本，它適用于對成本敏感或尺寸受限的場景。

AD780因其高精度和易用性，被用作12位ADC AD7453的基準電壓源。

該電路的測試方法如下：在?48 V和?60 V的電源軌下，測量數字化輸出電壓隨電流的變化關系。圖2表明，測試結果與預期值密切相關，并且在不同的共模電壓下，電路具有良好的線性度。

圖2. 共模電壓為?48 V和?60 V時， 數字化輸出電壓與電流的關系

AD629的CMR引起的誤差是最大誤差。總失調誤差由 AD8603差動放大器的信號增益放大20倍；因此，以AD8603 輸出為基準，總失調誤差可能高達156 mV。

此計算表明，輸入差動放大器的CMR對于實現低失調很重要。如果電流檢測電路在戶外使用，則溫度指標（整個溫度范圍內的初始增益漂移、失調電壓漂移和CMR）非常重要，而AD629非常適合此類應用。

AD8603的輸入失調電壓（最大0.3 mV）和輸入偏置電流(1 pA) 會引起誤差。在21倍的噪聲增益下，這些放大器誤差產生最 大約6.3 mV的輸出失調誤差。總最大輸出失調誤差是 AD629 (156 mV)和AD8603 (6.3 mV)引起的誤差之和，折合到 AD8603輸出端為162.3 mV。應通過系統校準消除此誤差。如果使用典型規格而不是最大值，則AD8603輸出的失調電壓約為45 mV。

AD629A的失調誤差如表1所示，可利用最大值規格計算 如下。

表1. AD629A直流誤差

該電路必須構建在具有大面積接地層的多層印刷電路板上。為實現理想性能，必須采用適當的布局、接地和去耦技術。

常見變化

ADR361尺寸更小、功耗低、精度高，是基準電壓源的另一個選擇。

集成式儀表放大器（如AD8223或AD8226）可代替AD8603。這種放大器無需AD8603電路所需的外部電阻匹配。如果可接受1倍的增益，也可使用集成電阻的差動放大器（如 AD8276）代替AD8603。

AD629B的CMR比AD629A高9 dB。其失調電壓和增益誤差均只有AD629A的大約一半。這些指標對于無法進行系統校準的情況至關重要。

如果轉換器需要集成度更高的解決方案，則ADuC7019、ADuC7020、ADuC7021、ADuC7022、ADuC7024、ADuC7025、ADuC7026、ADuC7027和ADuC7028系列集成12位、1 MSPS ADC的ARM7TDMI精密模擬微控制器是理想選擇。