【導(dǎo)讀】在一些小功率的實(shí)際應(yīng)用中，若要采集電流也是一件頭疼的事，要么成本高，要么取樣電阻功率消耗過(guò)大。比如一些直流無(wú)刷電機(jī)，100W以?xún)?nèi)，220V供電電流也就不到500mA。采樣電阻用1Ω的話，最大壓降0.5V，有點(diǎn)小。再加一級(jí)運(yùn)算放大器，成本又高。若是采樣電阻6.8Ω，最大壓降3.4V，這個(gè)采集就不成問(wèn)題了，但是采樣電阻的功耗是多少呢？差不多2W了，自身發(fā)熱太厲害。本文作為電流采樣的進(jìn)階篇，當(dāng)然得有些技術(shù)含量，否則體現(xiàn)不出價(jià)值來(lái)，且讓我一一道來(lái)。
在一些小功率的實(shí)際應(yīng)用中，若要采集電流也是一件頭疼的事，要么成本高，要么取樣電阻功率消耗過(guò)大。比如一些直流無(wú)刷電機(jī)，100W以?xún)?nèi)，220V供電電流也就不到500mA。采樣電阻用1Ω的話，最大壓降0.5V，有點(diǎn)小。再加一級(jí)運(yùn)算放大器，成本又高。若是采樣電阻6.8Ω，最大壓降3.4V，這個(gè)采集就不成問(wèn)題了，但是采樣電阻的功耗是多少呢？差不多2W了，自身發(fā)熱太厲害。本文作為電流采樣的進(jìn)階篇，當(dāng)然得有些技術(shù)含量，否則體現(xiàn)不出價(jià)值來(lái)，且讓我一一道來(lái)。
主要采樣負(fù)載RL的電流，采集電流之后再乘以負(fù)載工作電壓就可知道當(dāng)前的功率。負(fù)載工作電壓值容易獲得，對(duì)負(fù)載電壓用電阻進(jìn)行分壓取樣即可。本文主要講解一種新的電流取樣方式，取樣+放大一體化，并且實(shí)現(xiàn)電路最簡(jiǎn)化。
模擬電路沒(méi)學(xué)好的話可能就比較吃力了，有原理圖也看不懂。若看起來(lái)別扭，不好分析，我再改變一下，根據(jù)應(yīng)用電路畫(huà)出等效電路如下圖。
可以看出負(fù)載電流IL與三極管Q1發(fā)射極的電流之比就是R3與電流采樣電阻Rs之比，也即R3上的壓降絕對(duì)值等于Rs上的壓降絕對(duì)值，只不過(guò)是方向相反。R3與Rs之比就相當(dāng)于電流放大倍數(shù)。這就是它的絕妙之處，現(xiàn)在我們來(lái)看實(shí)際應(yīng)用情況。
為方便計(jì)算及觀察，設(shè)整機(jī)最大功率為62W，采樣電阻Rs為1Ω。負(fù)載電壓為220V，整流濾波后約310V。那么負(fù)載電流為0.2A。采樣電阻Rs上的壓降為0.2A*1Ω = 0.2V。
一個(gè)帶電流檢測(cè)和放大功能的電路就設(shè)計(jì)完成了。AD直接采樣Vo，無(wú)需添加電壓放大器，成本低廉，三極管Q2也可以用二極管替代。但是為了獲得更好的精度，需要兩個(gè)PN結(jié)壓降相互抵消。所以用2個(gè)相同的三極管，其中一個(gè)三極管作放大，另一個(gè)三極管只用其BE極之間的PN結(jié)而已。電阻R1盡量取大一些，這樣對(duì)精度也會(huì)有好處。
影響此方案精度的主要原因就在于計(jì)算過(guò)程中的兩個(gè)“約等于”，具體原因有如下兩個(gè)方面。1. 兩個(gè)PN結(jié)始終存在差異，不能完全抵消而產(chǎn)生誤差。2. Q1的發(fā)射極電流并不完全等于集電極電流。
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