利用精密儀表放大器實現(xiàn)負壓電流檢測
發(fā)布時間:2008/8/19 0:00:00 訪問次數(shù):554
監(jiān)測正電源的電流時,通常使用高邊檢流放大器。然而,對于isdn、電信電源,通常需要一個工作在負電源的檢流放大器。本文介紹了一種采用max4460單電源儀表放大器設(shè)計負壓檢流放大器的方法。
圖1所示電路提供了一種負電源電流檢測的原理框圖,利用max4460或max4208儀表放大器,配合一些分立元件實現(xiàn)。
齊納二極管d1在保證儀表放大器具有足夠的供電電壓的前提下為其提供過壓保護。被監(jiān)測電流通過檢流電阻rsense流入負電源。儀表放大器必需采用單電源供電并具有地電位檢測能力。
max4460的輸出提供mosfet m1的柵極驅(qū)動,負反饋環(huán)路確保電阻r3兩端的電壓等于rsense兩端的電壓vsense。相應地,由r3建立與負載電流成正比的電流:
iout = (iload × rsense)/r3 = vsense/r3 (1)
r2的選擇需保證輸出電壓在后級電路(通常是adc所要求的電壓范圍內(nèi)。漏源擊穿電壓需要高于兩個電源電壓的和(這里為+125v)。如果adc不是高阻輸入,則在輸出vout端需要加一個額外的緩沖放大器。如果在故障情況下,檢測電流上升到額定值以上,輸入電壓變成負值。二極管d2可以將輸出端的負壓限制到一個二極管的壓降,為后級adc提供保護。
上述設(shè)計可以很容易地用于高壓、負電源的電流檢測。選擇-120v作為負電源,按照以下步驟設(shè)計,即可獲得不同電源電壓下的電流檢測放大器。
給齊納管提供一個偏壓,使其工作在傳輸特性上動態(tài)電阻較低的工作點(例如,在其進入反向擊穿的區(qū)域),這樣可以消除psrr誤差。齊納電壓在靠近擊穿電壓的位置不是很穩(wěn)定。通常將偏置點設(shè)置在額定功率規(guī)定的最大電流的25%。這個偏置點具有較低的動態(tài)電阻,而且不會消耗很大功率。按照下式選擇電阻r1,使電路工作在所要求的偏置點。
ir1 = ( vcc + |vneg| - vz )/r1 = is + iz (2)
其中:vcc是正電源電壓,vz是齊納管穩(wěn)定電壓,|vneg|是負電源電壓絕對值,is是max4460的電源電流,iz是流過齊納管的電流。
r1必須具有適當?shù)念~定功率,能夠承受兩端的高壓。也可以利用串、并組合降低對電阻額定功率得要求。
選擇n溝道m(xù)osfet或jfet時,需保證漏源之間的額定擊穿電壓大于|vneg| + vcc。這一點對于負壓較高的情況非常重要。
選擇rsense時,需保證滿量程電壓,rsense兩端的檢測電壓,小于等于100mv。
r3的選擇比較靈活,主要受以下2個條件的影響:
(1)r3減小時,從式1可以看出,對于固定增益,功耗將增大。
(2)fet的熱噪聲和漏電流決定了選擇r3的上限。
選擇r2和r3的電阻比等于檢流放大器的電壓增益,輸出電壓為:
vout = vcc - iout × r2 (3)
從式1和式3可以得到:
vout=vcc-(vsense×r2/r3)
對于vsense:
電壓增益,av = -r2/r3 (4)
負號表示輸出電壓與輸入檢測電壓是反相關(guān)系。從式4可以求解得出r2。
圖4給出了輸出電壓與檢測電壓的對應關(guān)系。以下典型參數(shù)用于檢流放大器的推導:
輸入失調(diào)電壓 = (5 - 4.9831)/49.942= 338mv
增益= -49.942
本文介紹了用精密儀表放大器max4460實現(xiàn)負電源電流檢測的方案。可以根據(jù)上述設(shè)計步驟重新設(shè)計電路,用于監(jiān)測不同的負壓電源。
欲知詳情,請登錄維庫電子市場網(wǎng)(
監(jiān)測正電源的電流時,通常使用高邊檢流放大器。然而,對于isdn、電信電源,通常需要一個工作在負電源的檢流放大器。本文介紹了一種采用max4460單電源儀表放大器設(shè)計負壓檢流放大器的方法。
圖1所示電路提供了一種負電源電流檢測的原理框圖,利用max4460或max4208儀表放大器,配合一些分立元件實現(xiàn)。
齊納二極管d1在保證儀表放大器具有足夠的供電電壓的前提下為其提供過壓保護。被監(jiān)測電流通過檢流電阻rsense流入負電源。儀表放大器必需采用單電源供電并具有地電位檢測能力。
max4460的輸出提供mosfet m1的柵極驅(qū)動,負反饋環(huán)路確保電阻r3兩端的電壓等于rsense兩端的電壓vsense。相應地,由r3建立與負載電流成正比的電流:
iout = (iload × rsense)/r3 = vsense/r3 (1)
r2的選擇需保證輸出電壓在后級電路(通常是adc所要求的電壓范圍內(nèi)。漏源擊穿電壓需要高于兩個電源電壓的和(這里為+125v)。如果adc不是高阻輸入,則在輸出vout端需要加一個額外的緩沖放大器。如果在故障情況下,檢測電流上升到額定值以上,輸入電壓變成負值。二極管d2可以將輸出端的負壓限制到一個二極管的壓降,為后級adc提供保護。
上述設(shè)計可以很容易地用于高壓、負電源的電流檢測。選擇-120v作為負電源,按照以下步驟設(shè)計,即可獲得不同電源電壓下的電流檢測放大器。
給齊納管提供一個偏壓,使其工作在傳輸特性上動態(tài)電阻較低的工作點(例如,在其進入反向擊穿的區(qū)域),這樣可以消除psrr誤差。齊納電壓在靠近擊穿電壓的位置不是很穩(wěn)定。通常將偏置點設(shè)置在額定功率規(guī)定的最大電流的25%。這個偏置點具有較低的動態(tài)電阻,而且不會消耗很大功率。按照下式選擇電阻r1,使電路工作在所要求的偏置點。
ir1 = ( vcc + |vneg| - vz )/r1 = is + iz (2)
其中:vcc是正電源電壓,vz是齊納管穩(wěn)定電壓,|vneg|是負電源電壓絕對值,is是max4460的電源電流,iz是流過齊納管的電流。
r1必須具有適當?shù)念~定功率,能夠承受兩端的高壓。也可以利用串、并組合降低對電阻額定功率得要求。
選擇n溝道m(xù)osfet或jfet時,需保證漏源之間的額定擊穿電壓大于|vneg| + vcc。這一點對于負壓較高的情況非常重要。
選擇rsense時,需保證滿量程電壓,rsense兩端的檢測電壓,小于等于100mv。
r3的選擇比較靈活,主要受以下2個條件的影響:
(1)r3減小時,從式1可以看出,對于固定增益,功耗將增大。
(2)fet的熱噪聲和漏電流決定了選擇r3的上限。
選擇r2和r3的電阻比等于檢流放大器的電壓增益,輸出電壓為:
vout = vcc - iout × r2 (3)
從式1和式3可以得到:
vout=vcc-(vsense×r2/r3)
對于vsense:
電壓增益,av = -r2/r3 (4)
負號表示輸出電壓與輸入檢測電壓是反相關(guān)系。從式4可以求解得出r2。
圖4給出了輸出電壓與檢測電壓的對應關(guān)系。以下典型參數(shù)用于檢流放大器的推導:
輸入失調(diào)電壓 = (5 - 4.9831)/49.942= 338mv
增益= -49.942
本文介紹了用精密儀表放大器max4460實現(xiàn)負電源電流檢測的方案?梢愿鶕(jù)上述設(shè)計步驟重新設(shè)計電路,用于監(jiān)測不同的負壓電源。
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