在一些电源操控运用中，依据可靠性或安全性的原因，需求对阻性电源负载的作业状况(健康状况)进行接连的评价。医疗设备(电热垫，电热毛巾和电热毯)中运用的发热电阻便是这种运用的很好比如。为了有作用，评价时应选用接连监督电源负载电阻的办法，并且不能搅扰体系的正常作业(在线监督)。监督体系应供给至少一个数字告警信号，该信号需求在阻值超越预设规模时被激活。
带简略的电阻性负载电流监督功用的典型电源操控运用能够如图1所示那样建模，其间疏忽了任何感抗现象。在这种集总模型中，U是供电电压;I是电路中的电流;R是电源负载(纯阻性);Rp1、Rp2和Rp3代表一切寄生电阻，建模的是互连走线、衔接器和任何或许的机械或电子开关(闭合时)的电阻;Rs是电流检测电阻。设Rp是总的寄生电阻，界说为Rp = Rp1 + Rp2 + Rp3。假如U和Rp是常数，那么I在R改动时才会改动，因为Rs是常数。因而评价R的差错只需求监督电流即可。但是在大多数状况下，实践的U和Rp不是固定不变的。事实上，即便在常见的恒压PWM电源操控运用中，U也或许因为电源过高的内部阻抗(不良调整)和/或电压容差而违背希望值。寄生电阻Rp包含导线、衔接器和开关的电阻，它们一般会因温度、用处和老化的原因而产生改变。举例来说，假如开关是功率MOSFET完结的，那么因为它具有正温度系数，它的Rds(ON)会随温度的上升而添加。
很明显，U和Rp的改变将影响依据电流的简略电阻监督办法的精度。为了战胜这个问题，能够在核算实践负载电阻(R)的根底上进行电阻监督，办法是丈量负载电流和负载电压，然后依据欧姆规律核算它们相除的成果。现在典型的办法是在数字域中做这种除法，它要求至少一个带两个复用输入通道的模数转换器(ADC)和一些处理单元(即微操控器)。这种办法很有吸引力，特别是当体系中已经有微操控器的时分。但是，因为可靠性或安全方面的原因，用软件完结核算使命的这种办法或许行不通，或许底子不可取。
例如在医疗级设备中，规范IEC 60601-1(条款14)规则，假如由可编程体系来确保至关重要的安全性，那么开发周期有必要遵从规则的程序，这将使终究体系的开发和随后的认证进一步复杂化。别的一种办法是在模仿域中履行除法操作，办法是运用精细的模仿分压%&&&&&%(IC)。但是，这种IC一般很贵重，并且不很常见。不过在模仿域中，咱们能够运用经典的惠斯通电桥——在低功耗电阻丈量中一种很闻名的电路。它将是咱们评论的起点。
在展开评论之前，最好是将R界说为R = Rn(1+δ)，其间Rn是R的归一化值，δ是R的相对差错，界说为δ = R/Rn – 1。别的，让咱们将阈值点δi 和δs界说为监督体系启动毛病条件信号点之外的δ值(别离对应更差和更好)。在图2a)中，惠斯通电桥和比较器用来产生逻辑信号，指示R是大于仍是小于某个阈值。很简略标明，这个电阻阈值独立于U，它是这种电桥拓扑的一个特性。在图2 b)中，经过在参阅支路和两个比较器中运用一个额定的电阻(R3)，能够扩展拓扑，完结阻值窗口比较器。阈值点δi 和δs由R1、R2和R3之间的比值设定，因为它们确认了比较器(Ut1和Ut2)的阈值电压。
尽管图2 b)所示电路的阈值点独立于U，但它们依然受电源分支(图1中所示)寄生电阻的影响。别的，比较器的共模和差分输入电压一般很小(R >> Rs)。事实上，希望的差分输入电压规模与比较器的输入偏移电压(IOV)一般是恰当的，因而会严重影响监督体系的精度。
解决方案的通用模型
为了战胜Rp依赖性，咱们能够将电流与负载电压进行比较，而不是将电流与供电电压U进行比较。此外，咱们能够在比较器之间进行恰当的电压调整，以战胜比较器上很小的差分输入电压引起的参阅精度丢失问题。这种解决方案的通用模型见图3，它包含寄生电阻Rp1、Rp2和Rp3。在这个模型中，负载电压和负载电流(表明为Rs上的电压)在施加到比较器COMP1和COMP2输入端之前先被同相增益级电路所调整。这些增益级电路总是用运放(OPAMP)和增益确认电阻完结。
需求留意的是，只要当这种运放的IOV规模比比较器的IOV更窄时，才有或许削减因为很小的差分输入电压引起的差错。不过这个条件不难满意，因为精细运放的IOV规模一般都要比精细比较器小，这也是为什么在一些低速高精度运用中将运放用作比较器的原因。
对电流的差分丈量能够转换为更简略的单端丈量，办法是将Rs下面的端子衔接模仿地(电阻监督部分的地)。图3中的新变量被界说为：
● Gu1,Gu2：负载电压丈量的增益，一般小于1。
● Gi1,Gi2：电流丈量的增益，一般大于1。
● Uu1,Uu2,Ui1,Ui2：比较器的输入电压(以地为参阅)。
● Ud1,Ud2：比较器的差分输入电压，参阅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)由模型增益界说，见公式(1)。从公式(1)能够看到，阈值点不受U或Rp的影响，这也是咱们希望看到的成果。
现在咱们应该把实践阈值点(δi, δs)和想要的阈值点(±T)区别开来，后者一般恰当于容差R加上一些安全余量。留意，为了简化剖析，咱们假定想要的阈值点刚好相反。经过挑选增益展开模型调整，意图是使δi = (-T)和δs = T。依据这样的考虑，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的挑选关于最大极限地进步功能来说很要害。这个课题后边再评论。
为了进一步了解模型行为，让咱们考虑一个运用比如。针对某个详细运用，假定想要的模型参数规范如下：
将这些值代入公式(2)、(3)、(4)和(5)，能够算出以下这些增益：
Gu1 = 0.201986
Gu2 = 0.168134
Gi1 = 28.4800
Gi2 = 26.7333
假定增益级电路是抱负的状况下，图4和图5别离画出了作为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时的成果，虚线是U=10V时的成果。Rp值坚持不变。从图中能够看出，阈值点(δi和δs)不受U改变的影响。
在图5中，实线是Rp=10mΩ时的成果，虚线是Rp=200mΩ时的成果。在这两种状况下，U坚持不变(U=15V)。从中能够看出，δi 和δs不受Rp改变的影响。
尽管U和Rp的改变不影响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。因而模型增益的确认应稳重，要确保满意比较器的共模输入电压规模(CMIVR)要求。在这个比如中，假定比较器能够完结挨近地电位的检测，也便是说它们的共模输入电压规模能够从0(或以下)扩展到某个正值。在图4 a)和图5 a)中能够看到，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)出现相反的趋势。
因而，相关输入电压在δi和δs处一同具有最高值，别离是Ut1和Ut2。要想比较器在δi 和δs点供给正确的输出状况，Ut1和Ut2有必要在它们的共模输入电压规模之内(CMIVR)。假如是这样，相关输入电压或许在低于和高于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内是有确保的，并且大多数比较器在这种状况下仍能供给正确的输出状况。契合工业规范的LM393便是具有这种才能的一个典型比如。从图4 a)和图5 a)中能够看出，Ut1和Ut2不是固定的，它们会跟着U添加和/或Rp减小而增大。
当U坐落其最大或许值、Rp坐落其最小或许值(在大多数状况下能够认为是0)时，将构成在比较器CMIVR方面最差的作业条件。在核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)有或许导致δi 和δs阈值点违背希望值，并下降电阻监督的精度。为了尽或许减小这种漂移起伏，咱们应该尽或许添加别离对应δi 和δs的Ud1和Ud2斜率模(绝对值)，如图4 b)和图5 b)所示。
别的调查图4 a)和图5 a)能够看出，经过添加Ut1和Ut2也能够减小这种漂移。考虑到前面评论的共模输入电压规模(CMIVR)约束，咱们能够得出定论：应挑选挨近CMIVR上限的Ut1和Ut2电压值，并留一些安全余量应对实践元件的容差和漂移。选好Ut1和Ut2后，就能够将它们与T、Rn、Rs、U (最大值) 和Rp (最小值)一同代入增益公式((2), (3), (4), (5))核算模型增益，完结模型的调整。
相反，当Ud1和Ud2斜率模减小时，因为输入偏移电压(IOV)引起的阈值点漂移将变得更糟，见图4 b)和图5 b)。从这些图还能够看出，这些模值随U的减小和/或Rp的添加而减小。因而最差精度丢失产生在最低希望的U值和最高希望的Rp值时。总归，由IOV引起的精度丢失行为能够被总结为：针对某个特定的比较器IOV规模，为了满意特定的精度要求，有必要注重相应的最小U值和最大Rp值。
也或许在一些特别状况下，U=0和/或Rp → (+∞)。契合这些状况的比如包含U供电电源的关断或毛病、保险丝熔断、PWM运用中功率开关的开路等。在产生这些事情时，一切比较器的输入电压将挨近于0，输出信号(Fault)将没有一致的状况。此刻Fault应被疏忽，或被某些额定的检验电路封闭。
请留意，有关模型调整和功能的上述定论不是专门在剖析图4和图5根底上得出来的。这些定论实践上依据的是对模型的数学剖析，本文只供给了一些重要的规划公式。
除了比较器的输入偏移电压(IOV)外，监督的精度还受电流检测电阻(Rs)的容差以及增益级电路的差错(包含运放的IOV、增益确认电阻(只要规范值电阻)违背抱负值的起伏以及电阻容差)的影响。鉴于差错源有许多，监督的有用精度最好经过对整个体系履行Monte-Carlo剖析进行评价。大多数SP%&&&&&%E仿真器都供给这种剖析办法。
