基於最大負載電流IMAX下的滿量程分流電壓的設計電路

2021-01-16 電子產品世界

一、電路描述

本文電路針對最大負載電流IMAX下100 mV的滿量程分流電壓而設計。因此，分流電阻值為RSHUNT = (500 mV)/(IMAX)。圖1所示的AD629是一款內置薄膜電阻的差動放大器，支持最高±270 V的連續共模信號，並可提供高達±500 V的瞬變保護。當REF(+)和REF(?)接地時，該器件會將+IN引腳的信號衰減20倍，然後以20倍噪聲增益放大信號，從而在輸出端恢復原始幅度。

圖1：AD629高共模電壓差動放大器

在500 Hz時，AD629A的最小共模抑制比(CMRR)為77 dB，AD629B。

為了維持理想的共模抑制性能，需要滿足幾項重要條件。首先，器件抑制這些共模信號的能力由電源電壓決定，如圖2所示。如果無法實現足夠電壓的雙電源，則共模抑制性能會下降。

圖2：AD629共模電壓範圍與電源電壓的關係

其次，AD629應僅採用內部匹配薄膜電阻在單位增益模式下工作。若使用外部電阻來更改增益，則會因失配誤差而導致共模抑制性能下降。

AD8622是一款CMOS低功耗、精密、雙通道、軌到軌輸出運算放大器，主要用於放大目標信號。

通過級聯兩個增益為–10的反相增益級，AD629的100 mV滿量程輸出會放大100倍，從而獲得10 V滿量程信號。這些值可以是正值，也可以是負值，具體取決於電流方向。

AD8622的雙電源允許輸入和輸出信號在高於地和低於地之間擺動，以便測量雙向輸入電流。

在轉換成數字字之前的信號鏈最後一級上，AD8622輸出電壓接受調理，以適合ADC的模擬輸入電壓範圍。圖3所示的「漏鬥放大器」AD8475提供兩個可選衰減係數(0.4和0.8)。此外，信號會轉換成差分形式，輸出端的共模電壓則由VOCM引腳上的電壓決定。採用5 V單電源供電時，模擬輸入電壓範圍為±12.5 V(對於單端輸入)。

圖3：AD8475漏鬥放大器

如圖4所示，輸出共模電壓由電阻分壓器設置為2.5 V，而電阻分壓器則由ADR435的5 V基準輸出驅動。

電路功能與優勢

圖4所示電路能夠在直流電壓高達±270 V的來源上監控雙向電流，且線性誤差小於1%。負載電流通過一個電路外部的分流電阻。分流電阻值應適當選擇，使得在最大負載電流時分流電壓約為100 mV。

AD629放大器精確測量和緩衝(G = 1)小差分輸入電壓，並抑制最高270 V的高共模電壓。

雙通道AD8622用於將AD629的輸出放大100倍。AD8475漏鬥放大器則對信號進行衰減(G = 0.4)，將其從單端轉換成差分形式並進行電平轉換，使其滿足AD7170 Σ-Δ型ADC的模擬輸入電壓範圍要求。

電隔離由四通道隔離器ADuM5402提供。這不僅是為了提供保護，而且還可將下遊電路與高共模電壓隔離開來。除了隔離輸出數據以外，數字隔離器ADuM5402還為電路提供+5.0 V隔離電源。

AD7170的測量結果利用一個簡單的雙線SPI兼容串行接口，以數字代碼形式提供。

這一器件組合實現了一款精確的高壓正負供電軌電流檢測解決方案，具有器件數量少、低成本、低功耗的特點。

圖4：高共模電壓雙向隔離式電流監控器(未顯示所有連接和去耦)


DIY機械鍵盤相關社區:機械鍵盤DIY


相關焦點

  • 電流驅動電流檢測電路詳解,如何使用分流電壓作為輸入電壓,
    把它垂直翻轉，這樣我們可在圖1B中做高邊電流檢測，在圖1C中重新繪製，來描繪我們將如何使用分流電壓作為輸入電壓，圖1D是最終的電路。 MOSFET漏極處的輸出節點由於正電壓的擺動而受到限制，其幅度小於分流電源軌或小於共模電壓。增加增益緩衝器可以降低該節點處電壓擺幅的要求。 該電路在死區短路時不具備低邊檢測或電流檢測所需的零伏特共模電壓能力。在圖2的電路中，最大共模電壓等於運算放大器的最大額定電源電壓。 該電路是單向的，只能測量一個方向的電流。
  • 負載電流的測量方法分析
    比如，分流電阻器的功耗會導致系統效率下降，而且電流流過分流電阻器產生的壓降太大不適合低輸出壓的應用。DCR（電感直流阻抗）電流檢測電路的優點是可以無損的遙測開關電源中的電流，但DCR採樣電路的採樣精度取決於外圍參數（R，C）與電感器的匹配精度。霍爾傳感器的優點是能夠無損的遠程測量較大的電流，缺點是易受環境噪聲的影響不容易設計。
  • 基於精密超低功耗放大器的電源電壓的高端電流檢測方法
    提供280μA的電源電流，以在100μA至250mA的寬動態範圍內檢測電流。 這最大限度地減少了分流電阻上的功率損耗，並使負載的可用功率最大化。 LTC2063的軌到軌輸入允許該電路在非常小的負載電流下工作，輸入共模幾乎處於軌道上。 LTC2063的集成EMI濾波器可在噪聲條件下保護其免受RF幹擾。
  • 具有270V共模抑制性能的雙向隔離式高端電流檢測模塊
    電路功能與優勢本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/230442.htm圖1所示電路能夠在直流電壓高達±270 V的來源上監控雙向電流
  • 一種基於功率放大器的恆流源電路設計及實現
    我們設計了一種基於AT89C51的恆流源控制系統，電流輸出0〜100A，電流精度≤2%，電壓輸出15V，能實現快速、高精度、靈活、多功能的控制要求，在斷路器可靠性試驗中提供了穩定、精確的試驗電源。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/227261.htm主電路的組成主電路是由電壓電流調節電路，升流變壓器，電流檢測反饋電路，輸入控制和顯示等幾部分電路構成的，以上各個模塊都是由AT89C51來控制的，其總體構架如圖1所示。
  • 採用分流調節器的簡易基準電壓發生電路
    打開APP 採用分流調節器的簡易基準電壓發生電路 佚名 發表於 2010-05-15 17:21:15 採用分流調節器的簡易基準電壓發生電路
  • 電機電流檢測電路研究
    2 電流檢測電路設計　　先將電流迴路的電流經過分流電阻轉換成相應的電壓信號。通過集成運放將電壓信號進行適當的放大調整，在送入調製器轉換成數字流。本文選用的集成運放是AD8639，在進行電壓信號調節時，採用雙同相比較電路，輸入電阻非常大，最大限度降低信號的損失和失真。
  • 詳解電流驅動電流檢測電路
    在此介紹的基於運放的電流檢測電路並不新鮮，它的應用已有些時日，但很少有關於電路本身的討論。在相關應用中它被非正式地命名為「電流驅動」電路，所以我們現在也這樣說。讓我們首先探究其基本概念，它是一個運算放大器和MOSFET電流源（注意，如果您不介意基極電流會導致1%左右的誤差，也可以使用雙極電晶體）。圖1A顯示了一個基本的運算放大器電流源電路。把它垂直翻轉，這樣我們可在圖1B中做高邊電流檢測，在圖1C中重新繪製，來描繪我們將如何使用分流電壓作為輸入電壓，圖1D是最終的電路。
  • 無人機應用中,低側電流感應電路設計
    感應通過電機電流的能力可以幫助設計師根據電機電流狀態做出如速度之類的調整。 例如，在無人機的應用中，每個控制螺旋槳的電機通常使用低側電流感應電路，操控無人機在空中行進、停留或上升。在鑽機和往復鋸等電動工具中，低側電流感應根據用戶按動扳機的力度來控制工具的速度。這些產品通常需要成本敏感型設計，因為這些產品面對消費者市場。在這篇博文中，我將介紹如何為成本敏感型應用設計低側電流感應電路。
  • 電路基礎知識——電流和電壓
    圖1——1c、d是用電器符號描述電路連接情況的圖，稱為電路原理圖，簡稱電路圖。圖1——1e是用功能塊表明電路中各部分之間關係的圖，稱方框圖。在上述兩個電路中，電源是提供電能的裝置；開關是控制裝置，控制電路的導通（ON）和斷開（OFF）；小燈泡和電動機是消耗電能的裝置，稱用電器，也稱負載；導線在電路中起連接作用。
  • 原來高邊電流檢測的「理想型」是這樣滴~
    LTC2063零漂移放大器的最大輸入失調電壓僅為5 µV，僅需消耗1.4 µA的電流，是構建完整的超低功耗精密高邊電流檢測電路的理想選擇（如圖1所示）。基於LTC2063零漂移放大器的精密高邊電流檢測電路。 該電路僅需2.3 µA至280 µA的電源電流即可檢測100 µA至250 mA寬動態範圍電流。LTC2063非常低的失調電壓使該電路能夠與低至100mΩ的分流電阻配合工作，從而使得最大分流電壓限值僅為25 mV。
  • 基於TL431的並聯擴流穩壓電路的設計方案
    ：它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從參考電壓(2.5V)到36V範圍內的任何值，典型動態阻抗僅為0.2Ω，電壓參考誤差為±0.4%，負載電流能力從1.0mA到100mA，溫度漂移低，輸出噪聲電壓低等。
  • 高電壓高精度電流檢測和輸出電平轉換電路圖
    在負載的高端監控電流，就可以實現精確的電流檢測和診斷保護，防止對地（GND）短路。 　　AD8210 等集成器件可提供高電壓接口，並能夠在分流電阻上進行雙向電流監控，從而簡化高端電流監控。它具有高共模抑制（CMR）特性和出色的溫度性能，可在應用中實現最佳精度。該器件放大經分流電阻流至負載的電流，並提供以地為參考、與負載電流成比例的輸出電壓。
  • 採用分流調節器的簡易基準電壓發生電路功能及原理介紹
    調節器IC TL431相當於可編程齊納二極體，內部有2.5V的帶隙基準二極體、可以用電晶體吸收100MA電流，可用作簡易基準電壓發生電路或恆定電注發生電路。電路工作原理圖A的電路用於分流調節電路，輸出電壓VOUT由公式VOUT=（1+R1/R2）*2.5確定，為了輸出10V，設R1=3R2置偏電阻
  • 電流測量技術的方案與設備介紹
    這種方法的缺點是，與負載串聯的任何電阻都會限制到負載的電流，而且本身就是電壓降。更重要的是，它將消耗力量。這可能是也可能不是問題，具體取決於您的約束以及您如何設計測量階段。 低功耗和電池供電的設計不希望浪費任何能量，因此電阻值必須非常低。
  • 電流檢測電路設計方案匯總(六款模擬電路設計原理圖詳解)
    儘管低端檢流電路比較簡單，但有幾種故障狀態是低端檢流電路檢測不到的，這會使負載處於危險的情況，利用高端檢流電路則可解決這些問題。 電流檢測電路設計方案（二） 傳統的高端/低端檢流方式有多種實現方案，絕大多數基於分立或半分立元件電路。
  • TI推出業內首款集成高精度、低漂移分流電阻器的電流檢測放大器,讓...
    日前，德州儀器(TI)宣布推出業界首款可集成高精密度、低漂移分流電阻器的電流檢測放大器- INA250，該器件可在寬泛的溫度範圍內提供高度準確的測量。INA250將分流電阻器與雙向、零漂移電流檢測放大器完美的集成在一起，從而可支持低側和高側實施方案。
  • 利用簡單的電路設計簡化電流監控
    使用固定量程的DMM令人沮喪，但這個簡單的設計實例可以實現單一量程內從數μA到超過100mA的電流監控。8nVednc本設計實例已被證明非常有用，而且非常簡單。只需三四個元件，就可以在單一量程內監控從數μA到超過100mA的電流。
  • 交流輸入電壓、電流監測電路設計
    引言本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/109194.htm　　電子設備只有在額定電壓、電流下才能長期穩定工作，因此需要設計相應的監測
  • 機器人焊接電流和電弧電壓傳感器
    1000A，電弧焊的電弧電壓峰值按標準應低於114V，所以電弧焊的焊接電流傳感器量程小於1000A，多選擇500A量程的傳感器；電弧電壓傳感器的量程可選150V或者200V。半導體薄片置於磁場中，當有電流流過時，在垂直於電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應，相應的電動勢稱為霍爾電動勢，半導體薄片稱為霍爾元件。基於霍爾效應的電流、電壓傳感器可用於測量電弧電流或者焊接電壓信號。霍爾電流傳感器既可以測量直流、交流電信號，也可以測量快速變化的脈衝信號。