電流檢測放大器通常在高于地電位的位置工作，但故障條件可能會將檢測輸入驅(qū)動到地電位以下，從而通過ESD保護(hù)二極管吸收過多電流，從而損壞器件。該電路通過連接與每個輸入串聯(lián)的PMOS阻斷晶體管來保護(hù)特定的高邊電流檢測放大器（MAX4080）。

高端電流檢測放大器通常放大檢測電阻兩端的差分電壓，并提供與該電阻中的電流成比例的輸出電壓。檢測電壓取決于由電流檢測放大器抑制的共模電壓。因此，此類器件可用于檢測負(fù)載中的過流故障或?qū)ο到y(tǒng)電源管理進(jìn)行權(quán)衡。

大多數(shù)高端電流檢測放大器非常適合共模電壓范圍從地以上~2V擴(kuò)展到30V以上的情況。用于某些工業(yè)和汽車應(yīng)用的檢測放大器需要防止電池反接連接，對于某些負(fù)載，它還需要防止電感反沖和其他負(fù)電壓瞬變。由于在這些事件期間共模電壓可能變?yōu)樨?fù)（低于地電位），因此允許過多電流流過內(nèi)部ESD二極管可能會損壞檢測放大器。

例如，某高端電流檢測放大器（MAX4080）的數(shù)據(jù)資料規(guī)定地與RS+或RS-引腳之間的絕對最大電壓為-0.3V至80V（圖1）。遠(yuǎn)大于地電位以下0.3V的負(fù)電壓將通過接通其中一個內(nèi)部ESD二極管D1或D2來吸收大電流。

圖1.所示的兩個p溝道MOSFET可保護(hù)該高端電流檢測放大器免受負(fù)共模電壓的影響。

保護(hù)電流檢測放大器的一種方法是將檢測電阻的外部串聯(lián)二極管連接到RS+和RS-引腳。然而，在正常工作條件下，這些二極管正向壓降的任何不匹配都會嚴(yán)重降低電流檢測放大器的精密輸入特性。

更好的解決方案是在RS+和RS路徑中連接PMOS晶體管，如圖1所示。PMOS開關(guān)在存在正共模電壓時導(dǎo)通，允許IC正常工作。當(dāng)共模電壓變?yōu)樨?fù)值時，F(xiàn)ET立即關(guān)斷（變?yōu)殚_路），在檢測電阻和輸入引腳之間插入一個反向二極管，從而通過防止內(nèi)部ESD二極管導(dǎo)通來保護(hù)IC。

PMOS 開關(guān)具有非常低的導(dǎo)通電阻：RDS上通常是幾毫歐。由于MAX4080偏置電流也很低（最大值為12μA），RDS上導(dǎo)致其路徑中的壓降可以忽略不計(jì)，因此對IC的輸入失調(diào)電壓的影響可以忽略不計(jì)。 圖2的波形顯示了該IC增益為20版本的工作（其他版本提供5V/V和60V/V的增益）。施加在RS+和RS-之間的測試信號是差分的，由100mV組成P-P正弦波采用200mV直流偏移，而直流偏移又采用-20V至+20V之間的共模電壓。當(dāng)輸入共模為4.5V或更高時，輸出為100mV × 20 = 2VDC，×100mV 20 = 2VP-P正弦波騎在上面，如預(yù)期正常運(yùn)行。

圖2.對于圖1中由RS+/RS-輸入驅(qū)動的電路，這些波形表明IC在高達(dá)20V的正共模電壓下正常工作，并通過關(guān)斷（VRS-= 0V），在負(fù)共模電壓低至 -20V 期間。

當(dāng)輸入共模電壓變?yōu)?20V （低于地電位）時，PMOS開關(guān)關(guān)斷以保護(hù)器件，輸出位于0V。當(dāng)共?；謴?fù)（即高于4.5V）時，IC再次正常工作。該方案同樣適用于電池反接保護(hù)，即使 V抄送= 0（當(dāng)施加電池反轉(zhuǎn)條件時，通常會發(fā)生這種情況）。

其它檢測放大器也可以實(shí)現(xiàn)類似的負(fù)過壓保護(hù)，如MAX9938、MAX9928和MAX4173。（電流檢測放大器如MAX9937和MAX9918不需要保護(hù)方案，這些放大器專門設(shè)計(jì)用于承受上述應(yīng)用條件。

審核編輯：郭婷