3 应用电路原理及设计
3.1 工程背景
基于

TR2175 的电流传感器，可应用于交流电动机、三相逆变器、PWM 整流器等场合，其典

型应用电路如图

2 所示。图中，由一个二极管 Dbs1 和一个电容器 Cbs 组成自举电源。当下管

Q2 导通 VS 被下拉到 0V 时，自举电容 Cbs 通过自举二极管 Dbs1 从电源 Vcc 充电，R1 用
来限制充电电流，在

VB 和 VS 之间产生高压端悬浮电压 VBS。当上管 Q1 导通 VS 被拉到最

高电压时，

VBS 是浮动的，并且此时自举二极管被反向偏置。图中从 COM 脚到 VS 脚连接

有一个二极管

Dbs2，因此 VS 脚最多可以较 COM 脚低一个二极管的压降。

IR2175 的模拟输入信号为采样电阻 R2 两端的压降 ui，可以对回路中电流进行实时采样，
并根据采样值判断是否过流。当采样电压

VIN+超过-260mV～+260mV 范围时，OC 端输出

一个典型宽度为

2μs、低电平有效的过流信号。IR2175 的 PO 端输出的是一个占空比随电压变

化的

PWM 波形。

当过流时，

OC 端输出一个低电平脉冲。可利用锁存电路将 2μs 的低电平信号持续保持在低

电平，原理图如图

3 所示。

由于

OC 端是开漏输出，需要接上拉电阻 R1。当采样电压在-260mV～+260mV 范围内时，

锁存电路输出哟高电平

(15V)；当采样电压超过-260mV～+260mV 范围时，OC 端输出 2μs

的低电平。采用

CMOS4000 系列反相器，UIA 和 UIB 构成低电平锁存电路，其输入上阈值

不大于

2Vcc／3=10V，输入下阈值不小于 1Vcc／3=5V。当 V 输出高电平 15V 时，为了由

OC 端低电平 0V 使输出变低，应选择 R4=2R2，取 R4=20kΩ，R2=4.7kΩ。当 OC 端的 2μs 低
电平过后，输出端

V 持低电平。图中 S 为复位按钮，选择 R3

≤R4／2，可通过 S 使输出 V 乏

位为高电平，取

R3=4.7kΩ。

3.3 滤波及运算电路的原理
IR2175 的 PO 端输出一个占空比可调的单极性的 PWM 波形，对于输出信号的处理本文采
用由滤波器滤掉载波信号从而重构模拟电流信号的方法，原理如图

4 所示。通过反相器 UID

对输出

PWM 波形的幅值进行调整，使其输出 A 为等幅 PWM 波，从而使滤波后输出的电

压幅值完全由占空比决定，经

UIC 反向得到 B。这样就避免了因两个输入波形幅值不同而影

响检测结果。
检测到的输入信号

ui 是交流信号，但 PO 端输出为单极性的 PWM 波。为了得到与 ui 成比例

的双极性的检测结果，设计两路

RC 滤波电路分别对反相位的 A 和 B 两路输出 PWM 信号

进行

RC 滤波；再由差分运算放大器求取二者的差值。

滤波参数的选择要在检测系统的精度和频带之间折衷。为了使输出

Vo 纹波较小，设计了二

阶滤波器。若取较小的时间常数

R6C1、R9C2、R8C3 和 R11C4，会使滤波电路输出波形脉动

较大；若取较大的时间常数，则会限制检测信号频带。因

PO 端口输出频率典型值为

130kHz， 综合考虑上述因素，故选择 R6=R9=R8=R11=20KΩ，C1=C2=C3=C4=ln。

4 实验结果
经过实验验证，可以得到输入交流信号时，

PO 端口输出占空比可调的 PWM 波形(如图

5，6，7)。图中 1 号为输入交流信号，2 号为输出单极性的 PWM 波。从输出波形的局部放大
图中可以看出输入为

0 时，输出占空比为 50％(图 5)；输入最大 260mV 时，输出占空比为

91％(图 6)；输入最小-260mV 时，输出占空比为 9％(图 7)。

当检流电阻上的压降超过

-260mV～+260mV 时，IR2175 的 OC 端输出一个典型值为 2μs 的

低电平有效的过流信号

(图 8)。图 1 号为输入交流信号，2 号为锁存电路的输出，3 号为 OC