系列电流检测芯片

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1、MAX 系列电流检测芯片 http:/ 收集 高端电流检测芯片,大家可以在设计电路时候使用,比用运放搭的效果要好上很多. 摘 要： MAX471MAX472 是美国 MAXIM 公司推出的精密电流传感放大器。对它们的功能、特点及应用场合作了简单说明,并介绍了其引脚功能及工作原理,最后给出一个基于 MAX471 的电流传感实例。 关键词： 电流传感放大器 电流增益 输出电压 MAX471MAX472 是美国 MAXIM 公司生产的双向、精密电流传感放大器。MAX471 内置 35m 精密传感电阻,可测量电流的上下限为3A。对于允许较大电流的场合,则可选用 MAX472。在这种情况下,用户可根据自

2、己的需要配置外接的传感电阻与增益电阻。MAX471MAX472 都可通过一个输出电阻将电流输出转化为对地电压输出。 MAX471MAX472 所需的供电电压 VBRVCC 为 336V,所能跟踪的电流的变化频率可达到 130kHz。二者均采用 8 脚封装。 MAX471MAX472 可广泛应用于电流供电系统、便携式设备、监控系统及能源管理系统等。 引脚说明 MAX471 引脚图如图所示,MAX472 引脚图如图所示。 各引脚功能说明如下： SHDN 为关闭信号,正常操作时接地;当它为高电平时,供电电流小于 5A。 UnRegisteredRS+为内传感电阻的电源端。 N.C表示无内部连接。 R

3、G1 为增益电阻的连接端,增益电阻 RG1 连接到传感电阻的电源端。 GND 为地端或电源负端。 SIGN 为集电极开路逻辑输出。对于 MAX471,SIGN 为低电平表示电流由 RS-流向 RS+;对于 MAX472,SIGN为低电平表示 Vsense（传感电阻两端的电压）为负。当 SIGN 为高电平时,SIGN 呈高阻状态。 RS-为内传感电阻的负载端。 RG为增益电阻的连接端,增益电阻 RG连接到传感电阻的负载端。 Vcc 为 MAX472 的正电源连接端。连接传感电阻与增益电阻。 OUT 为电流输出端,该电流的大小正比于流过传感电阻的电流。 工作原理 MAX471 的功能框图如图 3

4、所示,MAX472 的功能框图如图 4 所示。 UnRegisteredMAX471和MAX472电流传感放大器的独特布局大大简化了电流监控的设计。MAX471MAX472 包含两个放大器,如图和图所示。传感电流 Isense通过传感电阻 Rsense 从 RS+流向 RS-（反之亦然）。输出电流 Iout 流过 RG1 和 Q1 还是 RG2 和 Q2 取决于传感电阻中电流的方向。 内部电路 （图中没有画出来） 不允许 Q1 和 Q2 同时打开。 MAX472 除了传感电阻 Rsense、增益电阻 RG1 和 RG2 外置外,其它用法和 MAX471 是一样的。 以图3 为例,若传感电流Is

5、ense从 RS+经精密传感电阻Rsense 流向RS-,输出端OUT 通过输出电阻ROUT接地 （GND） 。 此时,Q2 断开,放大器1 工作,输出电流 Iout 从 Q1 的发射极流出。 由于没有电流流过 RG2,A1的反向输入端的电位就等于 Rsense 和 RG2 交点的电位;因 A1 的开环增益很大,其正向输入端与反向输入端基本上保持同一电位。所以,A1 的正向输入端的电位也近似等于 Rsense 和 RG2 交点的电位。因此,传感电流 Isense 流过 Rsense 所产生的压降就等于输出电流 Iout 流过 RG1 所产生的压降,即 同理,若传感电流 Isense 从 RS经

6、传感电阻 Rsnse 流向 RS,则可得 综合上述两种情况,可得 MAX471MAX472 输出电压方程 其中 Vout期望的实际输出电压 Isense所传感的实际电流 Rsense精密传感电阻 Rout输出调压电阻 UnRegisteredRG增益电阻（RGRG1RG2） 对于 MAX471,所设定的电流增益为：RsenseRG=500,Vout500IsenseRout。 当输出电阻 Rout2k 时,在传感电流 Isense 允许变化范围（3AIsense3A）内,输出电压 Vout 的变化范围为：3VVout3V 即满标电压值为 3V。 特定的满标范围所对应的输出调压电阻 Rout 为

7、： 但要注意,变化Rout时,须保证MAX471输出电压的上限值不能超过VRS-1.5V;对于MAX472,其输出电压的的上限值不超过 Vcc-1.5V。 MAX471MAX472对瞬变电流的响应非常快,若要减弱由于噪声在输出端产生的干扰,可在输出调压电阻的两端并联一个 1F 电容（也可根据实验确定）进行旁路。这一电容的引入不会影响到 MAX471MAX472 的使用性能。 应用实例 UnRegistered我们在设计斩波恒流细分步进电机驱动器时,需要对绕组电流进行检测,传统的方式是通过电流互感器、 霍尔元件或检测电阻来实现的。 由于检测电阻价格便宜、使用简单,因此应用比较广泛。但这种传统检测

8、电阻的弊端是很明显的,一方面其阻值难以做的很小,影响到步进电机绕组电流上升前沿的陡度,且三相间难于精确匹配;另一方面,所得到的电流检测信号（电压信号）通过放大以后才能进入步进电机前级驱动电路的比较器,从而增加了电路设计调试时的复杂度。因此,有必要选用精密电流传感元器件来取代传统的检测电阻。 由于我们所设计的驱动器主要用来驱动 75BF3 型步进电机,而该电机的额定电压、 额定电流分别为 27V、3A ,故选用 MAX471 便可达到设计要求。该部分的电路如图 5 所示。图中所用其它元器件及符号说明如下： Eg步进电机相绕组供电电压 L步进电机相绕组 R泄放回路电阻 D快恢复二极管 VT功率开关

9、管通断控制信号 图 6 为 75BF3 步进电机在单三拍运行方式下,运行频率为 2000pps 时 所得 A 相绕组的相控信号及电流传感器输出电压波形。 实验表明,以电流传感放大器件 MAX471 代替传统的取样电阻,不仅大大简化了电路的设计调试,节省了电路板空间;同时所得取样电压波形好,驱动器性能优越。 电流传感放大器 MAX471MAX472 的应用非常广泛,以上仅是其中一个实例。 引言 根据测试系统的要求,往往需要采集被测对象的各种参数,如过渡过程的电压 U、电流 I 等,这些量的采集是至关重要的,它们直接影响到整个测试系统的测试精度。 很多场合需在被测系统工作时,对其电流进行在线检测,

10、因此如何无须串入电流表,直接对被测器件进行电流检测就相当重要。 UnRegistered常规测量电流 I 的方法存在测量范围小、测量误差大等缺点。本文介绍的在线电流检测器采用电流/电压转换芯片 MAX472,克服了常规方法的缺点,实现了电流的高精度测量。 MAX472 的工作原理 MAX 472 的工作原理如图所示。方框内的部分是该芯片的内部结构,其中 A1 和 A2 是两个运算放大器,构成差动输入,这样可以增强抗干扰能力,提高小电流信号的测量准确度;Q1 和 Q2 是两个三极管;COMP 是一比较器;Rsence 是电流采样电阻,采用热稳定性好、漂移小的康铜丝制作。方框外面的部分是用户可以根

11、据自己的需要而改变的电路。其工作原理详述如下： 假定电流是从左向右(如图中 Iload 方向所示)流过电流采样电阻 Rsence,通过一电阻 Rout 接地。这样,运放 A1 工作,产生电流 Iout 从 Q1 的发射极流出。而此时运放 A2 是截止的,没有电流从 Q2 流出。A1 的负输入端(-)电位为：Vpower=IloadRsence,A1 的开环增益使其正输入端(+)与负输入端(-)有相同的电位。故 RG1 的压降为：IloadRsence,经过计算,电压/电流转换的比例 P 由下式给出： P=Vout/Iload=Rsence(Rout/RG1) 根据上式 Rsence 取较小的值

12、。通过(Rout/RG1)把比例设置为一个合适的值。对于小电流,可以获得较大的输出测量电压 Vout,避免前述直接测量电流信号太小的缺点;对于较大的电流,又不会对电路的带载能力产生较大的影响。在电路的具体应用中,电路各参数具体计算要满足该芯片技术条件要求： OUT 端的输出电压 Vout(VRG-1.5V) OUT 端的输出电流 Iout1.5mA 图 2 硬件组成框图 UnRegistered图 3 MAX472 在测试器中的应用 系统构成 系统硬件构成框图如图 2 所示。本检测器主要由电流检测电路、A/D 转换电路、AT89C2051 和键盘显示部分组成。MAX472 的 SIGN 端口与

13、 AT89C2051 的 P3.4 相连,SIGN 反映被测电流的方向。SIGN 为低电平时,传感器两端的电压为负。 MAX472 在电流测量电路中的应用 由于电流不能直接由 A/D 转换器转换,因此必须先将其转变成电压信号,然后才能转换。所以,电流/电压转换电路在测试器中占有很重要的地位。 常用的电流测量方法是在被测电路中串入精密电阻,通过直接采集电阻两端的电压来获得电流。 这种方法的优点是测量简单方便。 但当被测电流较大而串入的电阻阻值又较大时,电阻的压降对电路的带载能力将产生较大的影响;当被测电流很小时,从电阻上直接取得的电压值又可能太小,影响测量准确度。因而,这种直接测量的方法很难选择

14、一合适的阻值,以适应电流变化范围较大的情况,尤其是较小电流的准确测量。由于检测电流须在系统工作的情况下进行,所以上述的串电阻直接测量的方法不能满足本系统的要求。 本电路采用两探头触点并接到被测电流的电路上,达到测量的目的。 通过调研和实验,最后选用美国 MAXIM 公司最新生产的电流电压转换器 MAX472,其响应时间、线性度、漂移等指标均很理想,且能适应大范围大电流的测量,经过验证和测试,很好地满足了设计的要求。MAX472 在测试器中的应用电路如图 3 所示。 如需测量流经印刷底板某铜箔线中的电流,可将探针 A 和探针 B 并联在铜箔线上,而毋须切断铜箔或断开器件间的焊点串入电流表,并利用

15、图 3 中 Rsence 与数厘米长的铜箔线并联,这样由于铜箔线 AB 段电阻 RAB 远远大于探头的输入电阻,从而强制将流经铜箔的电流分流至探头。经计算,Rsence =0.1 m。设以 1mm 宽的印刷电路铜箔为例,测得其电阻率为 2m/cm,这样在 AB 探头并联在 1cm 铜箔线上时,流过铜箔线上的电流与探头电流之比为： Iload / I 铜箔=R 铜箔/Rsence=20 UnRegistered因此,流过探头电流为铜箔线电流的 20 倍,检测误差为 5%,若 AB 间距扩大到 5cm,则检测误差为 1%。 电流采样电阻 Rsence 的选择很重要,它决定了电压电流的转换比例 P。 对于较小的电流,Rsence 的选择须使得较大,才能使得转换得到的输出电压不至于太小而影响测量的准确度。而图所示的 MAX472 的应用电路,正是可以通过调整其中的 RG1、RG2 和 Rout 来调整 P,从而获得较理想的 P。理想 P 的获得是一个试凑计算的过程。 为获得较宽的测量范围,在实际电路中,通过量程切换,改变输入电阻。 结语 在线电流检测器中,采用电流/电压转换芯片MAX472和AT89C2051单片机,可提高测量精度,并且实现智能化检测。MAX472 的应用电路中,调整合适的 P,可获得较高的测量精度。 UnRegistered