摘 要 闡述了電流／電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX472的工作原理、在永磁直流電動機(jī)虛擬測試系統(tǒng)中的具體應(yīng)用電路及各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算。從不同角度分析了系統(tǒng)的測量精度，從而驗(yàn)證了應(yīng)用該芯片的可行性。

    關(guān)鍵詞 電流／電壓轉(zhuǎn)換芯片 MAX472 虛擬測試系統(tǒng) 　測量精度    

    永磁直流電動機(jī)虛擬測試系統(tǒng)（以下簡稱測試系統(tǒng)）通過系統(tǒng)辯識原理獲得直流電動機(jī)的有關(guān)機(jī)電參數(shù)，從而可以對電動機(jī)進(jìn)行多功能測試。根據(jù)測試系統(tǒng)的要求，需要采集電動機(jī)階躍過渡過程的電壓u、電流i和轉(zhuǎn)速n，這三個(gè)量的采集是至關(guān)重要的，它們直接影響到整個(gè)測試系統(tǒng)的測試精度。

    常規(guī)測量電流i的方法多用在被測電路串聯(lián)電阻，直接測量電阻兩端電壓的方法，但存在測量范圍小、測量誤差大等缺點(diǎn)。而測試系統(tǒng)采用電流／電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX472，則克服了常規(guī)方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)階躍電流的高精度測量。

    １ 電流測量方法及其電路實(shí)現(xiàn)

    由于電流不能直接由A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，因此必須先將其轉(zhuǎn)變成電壓信號，然后才能轉(zhuǎn)換。所以，電流／電壓轉(zhuǎn)換電路在測試系統(tǒng)中占有很重要的地位。

    常用的電流測量方法是在被測電路中串入精密電阻，通過直接采集電阻兩端的電壓來獲得電流。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測量簡單方便。但當(dāng)被測電流較大而串入的電阻阻值又較大時(shí)，電阻的壓降對電路的帶載能力將產(chǎn)生較大的影響；當(dāng)被測電流很小時(shí)，從電阻上直接取得的電壓值又可能太小，影響測量準(zhǔn)確度。因而，這種直接測量的方法很難選擇一合適的阻值，以適應(yīng)電流變化范圍較大的情況，尤其是較小電流的準(zhǔn)確測量。由于測試系統(tǒng)的特殊要求，需要采集的是階躍信號，因而電動機(jī)的電流變化范圍較大（從毫安級到十幾安），所以上述的串電阻直接測量的方法很難滿足測試系統(tǒng)精度要求。

    鑒于此，我們做了大量的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，最后選擇了美國MAXIM公司最新生產(chǎn)的電流／電壓轉(zhuǎn)換器MAX472，其響應(yīng)時(shí)間、線性度、漂移等指標(biāo)均很理想，且能適應(yīng)大范圍大電流的測量，經(jīng)過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測試，很好地滿足了本系統(tǒng)的要求。下面介紹該芯片的工作原理及其在測試系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

    1.1 MAX472的工作原理

    MAX 472的工作原理如圖１所示，方框內(nèi)的部分是該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中A1和A2是兩個(gè)運(yùn)算放大器，構(gòu)成差動輸入，這樣可以增強(qiáng)抗干擾能力，提高小電流信號的測量準(zhǔn)確度；Q1和Q2是兩個(gè)三極管；COMP是一比較器；Rsence是電流采樣電阻，測試系統(tǒng)采用熱穩(wěn)定性好、漂移小的康銅絲制作。方框外面的部分是用戶可以根據(jù)自己的需要而改變的電路。其工作原理詳述如下：

    假定電流是從左向右（如圖１中Iload方向所示）流過電流采樣電阻Rsence管腳OUT通過一電阻Rout接地。這樣，運(yùn)放A1工作，產(chǎn)生電流Iout從Q1的發(fā)射極流出。而此時(shí)運(yùn)放A2是截止的，沒有電流從Q2流出。A1的負(fù)輸入端（－）電位為：

   

    根據(jù)（5）式Rsence取較小的值。通過（Rout／RG1）把比例Ｐ設(shè)置一個(gè)合適的值。對于小電流，可以獲得較大的輸出測量電壓Vout,避免前述直接測量電壓信號太小的缺點(diǎn)，對于較大的電流，又不會對電路的帶載能力產(chǎn)生較大的影響。在電路的具體應(yīng)用中，電路各參數(shù)具體計(jì)算要滿足該芯片技術(shù)條件要求：

   

    1.2 MAX472在測試系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

    MAX472在測試系統(tǒng)中的應(yīng)用電路如圖２所示。

    在圖２中，功率驅(qū)動模塊SWITCH POWER是實(shí)現(xiàn)施加階躍電壓的電路。MOTOR為永磁直流電動機(jī)，是測試系統(tǒng)的測試對象。

    電流采樣電阻Rsence的選擇很重要，它的選擇決定了電壓／電流的轉(zhuǎn)換比例P。對于較小的電流，Rsence的選擇須使得Ｐ較大，才能使得轉(zhuǎn)換得到的輸出電壓不至于太小而影響測