圖1：這是分流電感問(wèn)題的等效電路圖。100kHz開(kāi)關(guān)穩壓器的方波輸出被L1和C1濾波，使得電流紋波是正弦波。H1捕獲實(shí)際電流波形(由ROUT1探測)，E1捕獲并聯(lián)電阻的精確電壓及電感(由Rout探測)，就像電流檢測放大器(20V電源有助于方便地偏置和縮放以同時(shí)查看輸出波形)。
您可能遇到不正確的正弦波波紋信號幅度和波形的問(wèn)題。這里建模的一個(gè)實(shí)例中，波紋信號太大，使人懷疑整個(gè)測量的準確性。電路圖中顯示了一個(gè)神秘的三角波，在并聯(lián)電阻附近，在我對電路進(jìn)行仿真時(shí)才注意到。
圖2：綠色曲線(xiàn)代表實(shí)際的紋波電流；黃色曲線(xiàn)代表并聯(lián)電阻的壓降，跟不帶輸入濾波器的電流檢測放大器輸出的信號是一樣的。請注意，三角波的幅值比正弦波大得多(源E和H被縮放，當一切正常時(shí)，它們將匹配)。
圖3：繪出了我們在應用中看到的問(wèn)題。它有一個(gè)輸入濾波器，所以放大器輸出的波形是正弦的，但幅值過(guò)大。這只不過(guò)是濾波電容器太小的問(wèn)題。
圖4：此應用電路圖顯示濾波器在RFILT和CFILT處的初始值不正確，產(chǎn)生了圖3的波形。將CFILT修正為0.3µF后將提供正確的波形和幅值，如圖5所示。
圖5：紋波有正確的濾波值。波形互相重疊。
正弦波紋波在并聯(lián)電阻有足夠的分流電感時(shí)確實(shí)會(huì )變成三角波形。放大器最初有一個(gè)正弦波輸出，因為設計人員明智地在放大器輸入處使用了一個(gè)低通濾波器，但是它沒(méi)有被正確地“調整”。在這種情況下，需要調整的有電容值，直到紋波符合正確的計算值。實(shí)際應用中的分流問(wèn)題是，由于電感規格的不確定，它們不遵守規則的分析方法。您可能會(huì )在數據表中看到“0.5到5nH”這樣的標注，但是卻沒(méi)有具體的值，這就看您是否幸運了。所以您需要使用一個(gè)電流探頭，通過(guò)反復調整電容器來(lái)確定正確的值(很明顯，如果幅值太大，就增加電容值，幅值太小的話(huà)就減小電容值)。
事實(shí)上，如果您有一個(gè)真正的電流方波，您可能可以很幸運地以同樣的方式“調出”一個(gè)過(guò)沖。一旦找到正確的濾波值，就可用于生產(chǎn)，甚至在不得不更換并聯(lián)電阻供應商時(shí)，它仍可能有用。構建低于1mΩ并聯(lián)電阻的方法不多。我是不是提到過(guò)，由于分流電感的影響，瞬態(tài)響應問(wèn)題會(huì )隨著(zhù)并聯(lián)電阻的變小(通常小于1mΩ)而變得更糟？
在輸入前完成濾波的重要性
濾波應在電流檢測IC輸入之前完成，這很重要。對沒(méi)有前端濾波的系統長(cháng)期收集的數據顯示，在電流和功率值的數據圖中不明原因地偶然(但頻率已足以引起問(wèn)題)出現了大的尖峰。并聯(lián)電阻的高頻響應上升，引起電流檢測前端混疊，從而產(chǎn)生尖峰。不管是斬波穩定放大器、delta-sigma轉換器還是平均SAR，只要是采樣系統，那么它們都是脆弱的。與任何混疊問(wèn)題一樣，正確的解決方法是在電流檢測IC輸入前進(jìn)行模擬濾波。離開(kāi)那些說(shuō)您不需要濾波器的供應商。如果它是一個(gè)采樣系統并且您正在收集數據，您的電流檢測IC就需要一個(gè)干凈的信號。還請記住，混疊不是唯一可能存在的問(wèn)題，若是不對輸入進(jìn)行濾波，高頻輸入很可能使前端過(guò)載。
最后，如果您需要進(jìn)一步抑制噪音，當然可以調到更低的頻率。在輸入進(jìn)入第一個(gè)放大器之前進(jìn)行濾波總是有益的。大多數電流檢測IC在單極輸入處會(huì )限制實(shí)際濾波，但還是應該使用，如果需要，在放大器的輸出處還可實(shí)施更高階的濾波。
雖然本文討論的問(wèn)題存在于瞬態(tài)域，但任何敏感的讀者都會(huì )意識到它可看作一個(gè)簡(jiǎn)單的一階帶寬問(wèn)題。在歐姆值極低的并聯(lián)電阻上的分流電感產(chǎn)生了幾百kHz的轉角頻率，有時(shí)出奇地低。無(wú)論怎樣，作為帶寬問(wèn)題、時(shí)間常數問(wèn)題或瞬態(tài)響應問(wèn)題，最佳濾波器的時(shí)間常數都將等于并聯(lián)電阻及其電感的時(shí)間常數(或補償并聯(lián)零頻率的極點(diǎn)頻率)：
電流檢測IC將始終使用差分濾波器，RFILT將是兩個(gè)電阻之和。從數學(xué)的角度，最難的部分是得到一個(gè)實(shí)際的LSHUNT值。
圖6：頻率響應曲線(xiàn)（綠色）顯示有3nH電感的500µΩ并聯(lián)電阻的上升頻率響應，以及有一對10Ω電阻和0.3µF電容的輸入濾波器的互補響應。請注意，并聯(lián)電阻顯示出約為30kHz的轉角頻率。
