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            注意:寬泛負(fù)載!

            作者: 時(shí)間:2015-12-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

              在為客戶提供支持時(shí),我遇到的最常見的問題就是直流感應(yīng)。直流感應(yīng)方法很簡單,就是安放一個(gè)與(分流電阻器)串聯(lián)的電阻器,然后測量整個(gè)電阻器的電壓(分流電壓)。對(duì)于頻程為 10 至 15 倍的電流而言,這種方法極為有效。

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/284249.htm

              但是低功耗應(yīng)用需要 30 倍乃至更高頻程的電流感應(yīng)解決方案。使用線性器件測量分流電壓時(shí),實(shí)現(xiàn)這種寬電流范圍可能很困難。

              圖 1 所示的是兩個(gè)增益如何能夠增大可測量負(fù)載電流范圍。

              圖1


              兩個(gè)增益范圍的電流感應(yīng)

              對(duì)數(shù)放大器和可編程增益放大器是一個(gè)選項(xiàng),但如果需要測量的只是 20 至 30 倍頻程的負(fù)載電流,就有點(diǎn)過度了。

              另一種方法可使用帶開關(guān)的運(yùn)算放大器控制增益,如圖 2 所示。

              圖2


              低側(cè)運(yùn)算放大器可調(diào)增益

              如果分流電阻器與接地之間存在任何寄生阻抗,這就會(huì)產(chǎn)生不準(zhǔn)確性。這是一個(gè)很大的弊端。圖 3 所示的是當(dāng) Rg 涉及接地時(shí),運(yùn)算放大器可獲得寄生電壓 (VPAR)。

              圖3


              寄生電壓誤差,Rg=GND

              要降低該誤差,應(yīng)將 Rg連接至 Vpar(Kelvin 連接 Kevin-connection)。下圖 4 所示為運(yùn)算放大器不將增益應(yīng)用于寄生電壓,而其仍然出現(xiàn)在輸出端。Vpar隨負(fù)載電流及 PCB 制造容差變化而變化。

              圖4


              寄生電壓誤差,Rg= Vpar

              要消除該誤差項(xiàng),可使用只放大差分電壓的器件,例如儀表放大器。

              圖 5 所示為 Kelvin 連接(Kevin-connected)至分流電阻器時(shí),儀表放大器如何消除誤差。圖 5 中的方程式可簡化為 Vout=Vref+Vshunt(注意 VPAR=0)。

              圖5


              無寄生誤差的儀表放大器

              許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要單電源解決方案。傳統(tǒng)儀表放大器不能滿足該需求,因?yàn)樗鼈兙哂杏嘘P(guān)輸入共模電壓、電源、參考電壓以及增益的輸出擺幅限制。

              圖 6 所示為INA333儀表放大器的這種關(guān)系。

              圖6


              INA333單電源工作

              例如,如果輸出共模電壓為 1V,輸出擺幅則為 ~0V 至 ~2V。在低側(cè)感應(yīng)情況下,共模電源為 0V,因此輸出擺幅極小,甚至沒有擺幅。

              為克服該問題,INA326儀表放大器可使用獨(dú)特的電流拓?fù)涮峁┱嬲能壷淋壿斎胼敵觥?/p>

              將INA326的獨(dú)特性與控制其增益的開關(guān)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的單電源電流感應(yīng)解決方案,其可檢測達(dá) 30 倍頻程的負(fù)載電流。

              圖 7 是實(shí)例設(shè)計(jì)的原理圖。

              圖7


              10μA 至 10mA的單電源電流感應(yīng)解決方案

              圖 7 所示的是用于10μA-10mA 單電源電流感應(yīng)解決方案的TI 高精度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包括理論、計(jì)算與TINA-TI仿真。

              下次大家在設(shè)計(jì)電流感應(yīng)解決方案時(shí),務(wù)必要理解放大器的局限性。在嘗試復(fù)雜解決方案之前,應(yīng)明白簡單開關(guān)可顯著拓展范圍!











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