原创 测量正极接地系统的电流

有些方式甚至使用传感器，如霍耳效应或者磁感应电路传感器而不是分流电阻器来完成上述功能。 这些传感器是为一定的电流值而制作(50、100或者甚至200A)。这个解决方案虽然有效，但它比分流电阻传感器更贵，而分流电阻器适用于更大的电流值。

在使用分流电阻器时，有些方法把模拟光电耦合器或者甚至绝缘放大器用于正参考电压的应用中。实际高端电流测量IC被设计使用放在系统正电压轨的分流器，并以负电压轨为参考。在这里我们给大家介绍技术是基于以上最新解决方案的，但非常适合电信电源系统。

图1显示了该设计的基本电路图。一个50mV的分流电阻器测量该系统的电流。运算放大器IC1通过一个N沟道增强模式MOSFET放大分流器的电压，该MOSFET的门极连接输出。MOSFET产生的电流与分流器上测量到的电压降成比例。R1上的部分信号通过由R2和R3 形成的电压分压器反馈到放大器输入端。

图1。

50 mV=(V_fMAX×R3)/(R3+R2)

R4将根据信号反馈至ICI所产生的电流，将电压V_O比例下降。基本上，当R_SHUNT下降50 mV时，R1上的电压将最大，因为V_fMAX=[50mV×(R3+R2)]/R3。

这个解决方案要求采用一对特别设计用于IC2和IC1的电源。IC1 必须以负电压轨为参考，且必须是由VCC偏置的单电源运算放大器。这个电源必须大于导通MOSFET所需的门到源电压加上V_fMAX。IC1也必须使用一个零补偏电路(offset nulling circuit)，因为分流器上的最大电压降也只有50 mV。任何实际偏差都将引起相当大的读数误差。

IC2必须同时正/负电源偏压。R4上的最大电压读数应该在负电压轨范围内，即VEE，它应该大于-V_O^'。这样，正电源可以是与用于模数转换器(ADC)相同的5V电源。这个特别的问题将决定IC2是否可以用作轨至轨运算放大器或者作为标准的电压均分型(split-supply)运算放大器。IC2被配置成反相放大器，作用是将R4包含的负信号转换为正电压V_O，以适用于ADC输入。此时，如果R5=R6, 那么|V_O|=|V_O^'|。

图2显示了直流38V和60V典型电源系统的完整设计。这个设计可通过阿增加IC3、IC4、IC5读取正负电流。IC1和IC3采用德州仪器(TI)的TLC271C运算放大器。这个特别的运算放大器有非常低的补偏电压漂流，可被在设置成只消耗很小量的电流。N沟道MOSFET是BS107。这些器件允许最大的漏极－源极电压为200V。如果该直流电源系统的有更高的电压，则ICI和IC2的电源必须重新设计。

图2。

单位增益放大器IC4是一个轨至轨、输入至输出的运算放大器。假设ADC的参考电压是5V，当输出最大时，数字转换效率最高。

用来偏置IC1、IC2、IC3和IC4的电源被设计成使用MPSA92 和 MPSA42晶体管。如果它们消耗的最大功率是0.625 W，那么构造如图2所示的稳压器，可分别提供高达11mA和12mA的电流给Q3和Q4。

甚至在最糟糕的情况下，这里使用的IC也不会消耗那么高的电流。稳压二极管和电阻形成的参考电压将设置这些电源的电压。当用在高压系统时，为确保精确和安全的热性能，必须计算出这些器件的值。

IC3与IC1相同，但只用于通过R_SHUNT的负电流。这意味着可以使用相同的ADC输入测量电池组的放电电流。IC4是一个简单的单电源运算放大器，被当成比较器使用，只报告R_SHUNT上测量到的电流，它通过如夏普PC817(导通电流低于2mA)的光电耦合器完成这个任务

最终，输出电压V_O为：V_O=[V_SHUNT×R4×(R3+R2+R1)/R3×R1)]。

作者：Jorge M. Briseno，Multielectrica Industrial公司