Wzmacniacze wykrywające prąd na bazie bocznika są stosowane w różnych zastosowaniach do pomiaru prądu przepływającego przez precyzyjny rezystor bocznikowy bez przerywania obwodu. Działają poprzez pomiar spadku napięcia na rezystorze bocznikowym umieszczonym szeregowo z obciążeniem. Następnie wzmacniacz wykrywający prąd wzmacnia ten niewielki spadek napięcia do użytecznego poziomu w celu dalszego przetwarzania.
Konieczność dokładnego pomiaru prądu jest krytyczna w wielu zastosowaniach. Niektóre typowe przypadki użycia wykrywania prądu na bazie bocznika obejmują m.in.
Kluczowym podzespołem obwodu wykrywania prądu jest rezystor bocznikowy, który zamienia przepływający przez niego prąd na proporcjonalny spadek napięcia. Prawo Ohma mówi, że spadek napięcia na rezystorze jest równy iloczynowi prądu i wartości rezystora. Tradycyjnie rezystory bocznikowe o wyższej wartości były używane do tworzenia większego spadku napięcia, co ułatwiało pomiar małych prądów z większą dokładnością. Jednak takie podejście ma kilka wad:
Wybór odpowiedniego wzmacniacza wykrywającego prąd ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia dokładnego pomiaru, szczególnie w przypadku stosowania rezystora bocznikowego o mniejszej wartości. W następnej sekcji omówiono typowe źródła błędów i krytyczne specyfikacje wzmacniaczy wykrywających prąd.
Napięcie przesunięcia wprowadza błąd bazowy, który może znacząco wpłynąć na pomiary niskiego napięcia, co wymaga użycia rezystorów bocznikowych o wyższej wartości w celu złagodzenia jego wpływu. Jednak takie podejście może prowadzić do zwiększonej utraty mocy, generowania ciepła i wyższych kosztów. Tłumienie sygnału wspólnego jest niezbędne do filtrowania szumów, które mogą zniekształcać pomiar, a wysoki współczynnik CMRR jest kluczowy dla utrzymania dokładności w środowiskach o dużym poziomie szumów. Prądy polaryzacji wejściowej mogą stać się czynnikiem, jeśli do pinów wejściowych wzmacniacza zostaną dodane rezystory szeregowe. Dokładność wzmocnienia zapewnia, że napięcie wyjściowe prawidłowo reprezentuje prąd płynący przez rezystor bocznikowy, a wszelkie odchylenia mogą prowadzić do nieprawidłowych odczytów prądu.
Wykrywanie prądu na podstawie bocznika to krytyczna technika stosowana w szerokim zakresie zastosowań, od zarządzania energią i monitorowania baterii po sterowanie silnikiem i wykrywanie usterek. Dokładność tych pomiarów zależy od wydajności wzmacniacza wykrywającego prąd. Kilka źródeł błędów wzmacniacza może mieć wpływ na dokładność pomiarów prądu, w tym napięcie przesunięcia, tłumienie sygnału wspólnego, prąd polaryzacji i dokładność wzmocnienia.
Aby zminimalizować te błędy, zaawansowane wzmacniacze wykrywające prąd, takie jak MCP6C26 firmy Microchip, zawierają architekturę zerowego dryftu, która stale koryguje błędy przesunięcia i utrzymuje wysoki współczynnik CMRR. Ponadto trymowanie rezystorów podczas procesu produkcyjnego pomaga zmniejszyć błędy wzmocnienia, zapewniając precyzyjne pomiary prądu.
Źródło: Microchip Technology Inc. Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.
Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań firmy Microchip Technology w Polsce. Zapraszamy do kontaktu z naszym działem handlowym.
Przykładowy raport projektowy (DER-1038) przedstawia zalety układów scalonych InnoSwitch4-QR w smukłej płytce...
Układy FPGA PolarFire® System on Chip (SoC) firmy Microchip Technology uzyskały kwalifikację Automotive Electronics...
Firma Power Integrations zaprezentowała TinySwitch™-5, zwiększając moc wyjściową najpopularniejszej rodziny...
Firma Digi International światowy lider w dziedzinie rozwiązań łączności IoT, opublikowała ulepszone oprogramowanie...
Microchip Technology wprowadza na rynek rodzinę mikrokontrolerów AVR32® SD z wbudowanymi mechanizmami bezpieczeństwa...
Microchip Technology wprowadza na rynek ekosystem rozwiązań dedykowany elektrycznym jednośladom (E2W).