电阻性电源负载的模拟在线电阻监视

Uu1,Uu2,Ui1,Ui2：比较器的输入电压(以地为参考)。

● Ud1,Ud2：比较器的差分输入电压，参考点是对应比较器的反相输入端(Ud1 = Uu1 – Ui1; Ud2 = Ui2 – Uu2)。

● Ut1,Ut2：COMP1和COMP2的阈值电压。在COMP1阈值点，Ut1 = Uu1 = Ui1, Ud1 = 0;在COMP2阈值点，Ut2 = Uu2 = Ui2, Ud2 = 0。

模型的阈值点(δi, δs)由模型增益定义，见公式(1)。从公式(1)可以看到，阈值点不受U或Rp的影响，这也是我们希望看到的结果。

现在我们应该把实际阈值点(δi, δs)和想要的阈值点(±T)区分开来，后者通常相当于容差R加上一些安全余量。注意，为了简化分析，我们假设想要的阈值点刚好相反。通过选择增益开展模型调整，目的是使δi = (-T)和δs = T。基于这样的考虑，模型增益见下面的公式(2)、(3)、(4)和(5)。在这些公式中，U、Ut1、Ut2和Rp的选择对于最大限度地提高性能来说很关键。这个课题后面再讨论。

为了进一步理解模型行为，让我们考虑一个应用例子。针对某个具体应用，假设想要的模型参数规格如下：

将这些值代入公式(2)、(3)、(4)和(5)，可以算出以下这些增益：

Gu1 = 0.201986

Gu2 = 0.168134

Gi1 = 28.4800

Gi2 = 26.7333

假设增益级电路是理想的情况下，图4和图5分别画出了作为δ函数的比较器输入电压(Uu1, Ui1, Uu2, Ui2, Ud1 和Ud2)。在图4中，实线是U=15V时的结果，虚线是U=10V时的结果。Rp值保持不变。从图中可以看出，阈值点(δi和δs)不受U变化的影响。

在图5中，实线是Rp=10mΩ时的结果，虚线是Rp=200mΩ时的结果。在这两种情况下，U保持不变(U=15V)。从中可以看出，δi 和δs不受Rp变化的影响。

虽然U和Rp的变化不影响δi 和δs，但它们影响比较器的单端和差分输入电压，见图4和图5。因此模型增益的确定应慎重，要确保满足比较器的共模输入电压范围(CMIVR)要求。在这个例子中，假设比较器能够实现接近地电位的检测，也就是说它们的共模输入电压范围可以从0(或以下)扩展到某个正值。在图4 a)和图5 a)中可以看到，在低于和高于δi 与δs时，相关的输入电压(对δi来说是Uu1和Ui1，对δs来说是Uu2和Ui2)呈现相反的趋势。

因此，相关输入电压在δi和δs处同时具有最高值，分别是Ut1和Ut2。要想比较器在δi 和δs点提供正确的输出状态，Ut1和Ut2必须在它们的共模输入电压范围之内(CMIVR)。如果是这样，相关输入电压可能在低于和高于δi 和δs时超出CMIVR，因为每个比较器至少有一个输入电压在CMIVR内是有保证的，而且大多数比较器在这种情况下仍能提供正确的输出状态。符合工业标准的LM393就是具有这种能力的一个典型例子。从图4 a)和图5 a)中可以看出，Ut1和Ut2不是固定的，它们会随着U增加和/或Rp减小而增大。

当U位于其最大可能值、Rp位于其最小可能值(在大多数情况下可以认为是0)时，将形成在比较器CMIVR方面最差的工作条件。在计算模型增益时应该将这些U和Rp值代入公式(2)、(3)、(4)和(5)。

比较器的输入偏移电压(IOV)有可能导致δi 和δs阈值点偏离期望值，并降低电阻监视的精度。为了尽可能减小这种漂移幅度，我们应该尽可能增加分别对应δi 和δs的Ud1和Ud2斜率模(绝对值)，如图4 b)和图5 b)所示。

另外观察图4 a)和图5 a)可以看出，通过增加Ut1和Ut2也可以减小这种漂移。考虑到前面讨论的共模输入电压范围(CMIVR)限制，我们可以得出结论：应选择接近CMIVR上限的Ut1和Ut2电压值，并留一些安全余量应对实际元件的容差和漂移。选好Ut1和Ut2后，就可以将它们与T、Rn、Rs、U (最大值) 和Rp (最小值)一起代入增益公式((2), (3), (4), (5))计算模型增益，完成模型的调整。

相反，当Ud1和Ud2斜率模减小时，由于输入偏移电压(IOV)引起的阈值点漂移将变得更糟，见图4 b)和图5 b)。从这些图还可以看出，这些模值随U的减小和/或Rp的增加而减小。因此最差精度损失发生在最低期望的U值和最高期望的Rp值时。总之，由IOV引起的精度损失行为可以被总结为：针对某个特定的比较器IOV范围，为了满足特定的精度要求，必须重视相应的最小U值和最大Rp值。

也可能在一些特殊情况下，U=0和/或Rp → (+∞)。符合这些情况的例子包括U供电电源的关断或故障、保险丝熔断、PWM应用中功率开关的开路等。在发生这些事件时，所有比较器的输入电压将接近于0，输出信号(Fault)将没有统一的状态。此时Fault应被忽略，或被某些额外的检