上桥臂电流检测一般会用支持扩展共模电压的专用器件，但是专用器件也有自身的限制，例如，当共模电压高于100V时，专用运放还能精确地测量电流吗?传统5V运放似乎完全不适用这种测量。但是，在增加几个外部器件后，我们将会发现，低压运放可完全精确地测量上桥臂电流，而且没有一点共模电压限制。

  本文所讨论的应用设计是测量150V工业电机控制器的电流。如图1所示，为能够精确地测量很小的电流值，个人会使用了一个分流器配合一个高精度5V运放。

  难道150V输入电压不会烧毁运放吗?如果V1电压是用于给第一级运放OP_A提供正电压(Vcc_H)，就不会发生这种情况。

  如果连接一个击穿电压为4.7V的齐纳二极管，则会为第一级运放OP_A生成负电压(Vcc_L)。这样，OP_A的电源电压是4.7V，是Vcc_L=145.3V与Vcc_H=150V的差值。

  电阻Rz为齐纳二极管提供偏置电流(~5mA)，并为运放的偏置电流提供回路(~40µA)。

  Vsense是电流经过电阻Rsense时产生的电压，被电阻R1、R2、R3和R4放大。

  P-MOSFET(BSP2220)输出高精度电流，与流经Rsense的电流成正比;该电流经过R4电阻时生成对地电压Vo，与上桥臂电流成正比。第一级的输出电压可由下面的方程式1得出：

  第二级运放OP_B用于抑制Vo电压。在加装电阻R5后，当启动阶段有大电流经过输入引脚时，可保护OP_B的内部ESD二极管。

  电机控制电路消耗的最大电流是100A。因此，使用一个100µΩ分流器时，Vsense最大值为10mV。最大输出电压取决于Vsense电压和R4上的最终输出电流。因为由微控制器的ADC来处理，所以最大输出电压Vo必须高于3.3V。

  为确保系统正常工作，必须仔细选择这一些器件参数。为了使OP_A输出不饱和，在选择参数时一定要保证Vgs电压值很小。

  为避免运放输出饱和，第一级运放OP_A的增益由R2/R1比确定，不应该过高。

  现在我们看一下这个系统的精度问题。导致放大器精度差的根本原因是电阻不匹配和失调电压。

  假设所用电阻完美匹配，通过方程式1能得出输出电压。不幸地是，真实的情况并不是这样，因电阻本身也有自己的精度。

  从方程式3显而易见，R2电阻对误差的影响最大，所以该电阻器一定要选择阻值尽可能小(10kΩ)的电阻。注意，R1和R3的阻值之和应该高且均衡，只有这样才可以取得理想增益，因为理论上R1阻值小能够抑制噪声。

  输入失调电压是一定要考虑另一个误差，在上面的应用中，我们最终选择了一个斩波放大器TSZ121，因为这款产品的Vio电压极低，在工作时候的温度范围内仅8µV。特别是测量特别小的电流时，这个误差非常突出。

  •其中Vio1是第一级运放(OP_A)的输入失调电压，Vio2是第二级运放(OP1_B)的输入失调电压。因为TSZ121的输入失调电压极低，所以Vio2可忽略不计。

  为了弄清输出总误差，我们一定要把电阻不匹配和运放失调考虑进去。最终，输出电压可以表示为方程式5:

  图2和图3表示在工作时候的温度范围内也许会出现的最大误差，考虑到了分流器的精度。

  专用放大器通常用于上桥臂电流检测，但是在共模电压高于70V的应用中，应该改用传统的5V运放。

  上桥臂电流的检测能够正常的使用高精度运放如TSZ121放大器，为了工作在5V电平转换电路内，需要一个齐纳二极管配合放大器。

  我们考虑到了电阻和放大器引起的某些误差。为取得良好的电流测量精度，我们提议使用0.1%精度电阻。