电流—电压转换芯片max472在电流检测器中的应用

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1、沈阳单片机开发网帮您精确掌握电子器件的使用细节 电流/电压转换芯片 MAX472 在电流检测器中的应用 电流/电压转换芯片 MAX472 在电流检测器中的应用 作者:上海同济大学尹权韩生廉 摘 要：本文介绍一种在线智能检测电流电路,其中采用电流电压转换芯片 MAX472,可提 高测量精度,同时采用 AT89C2051 单片机实现智能化检测。 关键词：MAX472;在线检测;AT89C2051;A/D 转换 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

2、,对其电流进行在线检测,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。 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。 1、1、 MAX472 的工作原理 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、

3、漂移小的 康铜丝制作。 方框外面的部分是用户可以根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=Rs

4、ence(Rout/RG1) 根据上式 Rsence 取较小的值。 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 沈阳单片机开发网帮您精确掌握电子器件的使用细节 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

5、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 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

6、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

7、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 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

8、%。 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 来调整沈阳单片机开发网帮您精确掌握电子器件的使用细节 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 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。 参考文献 1 何立民.单片机应用系统设计. 北京：北京航空航天大学出版社.1990 年 2 Amtel. AT89C2051 Users Manual