Биполярно измерване на ток с еднополюсно шунтово захранване
Когато работите със захранване от батерия за обработка на биполярен сигнал, често трябва да се справяте с проблема с усилвателите с отрицателно отклонение и ADC. В допълнение към стандартните индуктивни DC / DC преобразуватели, в такива случаи е възможно да се използва схема, която реализира DC / DC преобразуване на комутирани кондензатори, например TL7660 от Texas Instruments. TL7660 е CMOS конвертор, който ви позволява да приложите отрицателно напрежение с два външни кондензатора. Това решение избягва проблеми, които често възникват при използване на преобразуватели с индуктивност: цена, размер на платката, EMI съвместимост.
По-долу е дадено примерно решение с използване на усилвател INA826 за измерване на шунтов ток, протичащ в две посоки. Измереният ток протича между входния вход и "земята" през шунт R2. За да се осигури измерване в двете посоки, INA826 се доставя с биполярно захранване, чийто отрицателен компонент се приема от TL7660. В показания пример входното усилване на усилвател 100 осигурява изходен сигнал в диапазона от 350 mV до 3,5 V, когато токът се променя от 1 A до 10 A. Ако е необходимо, тези параметри могат да се регулират чрез промяна на стойността на шунт или усилването. Усилването се определя от стойността на резистора R3 и е равно на:
Измерване на шунтов ток, свързан към земята с еднополярно захранване
При стандартно включване, както в горния пример, TL7660 ви позволява да получите фиксирано отрицателно изходно напрежение, равно на входа, което не винаги е удобно.
Схема за генериране на контролирано отрицателно напрежение върху микросхема с комутирани кондензатори.
Малка промяна в схемата по подразбираневключването ви позволява да получите верига с възможност за регулиране на изходното напрежение в диапазона от -1,5 ... -10 V. Регулирането се извършва чрез промяна на стойностите на резистора в връщащата верига на добавения LDO. Предложената схема, в допълнение към преобразуването на напрежението, има допълнителна функционалност: добавена е възможност за превключване в режим на заспиване и възможност за надзор. Когато изходното напрежение намалее с повече от 6% от номиналната стойност, на щифта ERROR ще се появи сигнал с ниско ниво. Стойността на изходното напрежение в представената схема се определя от съотношението на резисторите R1 и R2 и е равно на:
На входа на тази верига (Uin) може да се приложи напрежение до 10 V, което се определя от максимално допустимите параметри на микросхемата.
В зависимост от изходния ток и входното напрежение всеки друг преобразувател на Texas Instruments с подобна функционалност може да се използва като преобразувател. Същото важи и за използвания LDO. Когато използвате други елементи, трябва да се обърне внимание на ограниченията, свързани с максималните работни напрежения, и също така се уверете, че разликата между Uin и Uout не надвишава максималното възможно входно напрежение на LDO.
Сравнителни характеристики на преобразуватели на комутирани кондензатори: