如何简化高电压电流测量
视频部分内容:
问:客户正尝试监控他们的48伏特供应电压,而电流范围则是介于100毫安培到25安培之间。
答: 可以使用间接测量方式,使用变流器或霍尔效应感测器测量电流,不过很可惜,变流器只对AC有用,所以这个方式对客户不可行。
霍尔效应感测器也测量DC,不过价格稍贵一点,还有点苯重,而且如果处理的对象是金属和磁心,价格就会太昂贵。
最简单的方法是直接测量,只要将电阻和负载供应串联,分路电阻就会产生电压,代表你供应至放大器的电压,接着就能获得输出电压。
问: 您说最简单的方法是直接测量,我需要向客户推荐合适的放大器吗?
答: 是的。回想在学校的日子, 我们通常最常想到的是标准的四电阻差异放大器。但现在,因为我们必须测量微量电压,通常以毫安培为单位,还要测量大量电压,通常是48伏特,最高还会到好几百伏特。所以,必要条件是这些电阻必须非常契合。误差通常在1%以内,而且这个电路的问题之一,是它不会区分一般模式电压。换句话说,负载的供应电压是48伏特,不过放大器只通过5伏特或12伏特。不过输入电组只分成小于1,远小于1。结果放大器的输入高达48伏特,放大器立刻就出现异状,导致我们无法使用这个电路。我们能做的事情是把输入电压区分开来,所以我们将衰减加到输入。
现在我们正在区分一般模式电压,不过除了区分一般模式电压,我们也要区分信号。因此,我们现在必须在差动放大器使用更多增益,弥补损失,所以杂讯会变得更高,漂移也会变多,因此这不是理想的解决方案。
问:基于此种情况,我们还需要提供什么样的解决方案?
答:我们现有的是电流感测放大器,又称CSA。
运行时,它们会进入电流模式,其中,它们不会直接测量输入的输入电压,而是将电压转成电流,然后监控进入电阻的电流,透过电阻测量电压。然后,下面这个电阻会在两端产生电压。现在这里产生得自于输入的差分电压。然后,我们进入差动放大器, 将这股差分电压转成单端电压,就能获得0到5伏特输入。
问:这类CSA可以使用多大的供应电压范围?
答:这类装置通常是5-18伏特。
问:这就表示,我必须使用外部稳压器来调整48伏特电压,才能供电给这台装置,这会占用很多板级空间,我其他替代方案吗?
答:有配备内部稳压器的装置。现在你可以供电给装置,放大器可以立刻调整负载电压,无需使用外部稳压器或分压器。
问:所以我只要叫客户将感测器电阻连接到输入,然后将这台装置的输出直接送入可能配备简单反(无形)滤波器的ADC,就行了?
答:没错,大概是这样。我们这里只有放大器,很少外部元件,只有感测器电阻,它正从本机汇流排供应电压流出,所以我们不必为它建立独立供应电压。不过问题是14伏特的输出振幅。我们的ADC只有3.3伏输入,在这种情况下,ADC会损坏,因为它不是专门设计用于3.3伏特以上的。
你可能会认为:“很好,我们可以调整感测器电阻,限制输出振幅,将最大负载电压设为仅3伏特。”不过这不是个好办法,因为只要出了什么问题,就会产生暂态,导致输出短路或发生问题。然后,放大器输出可能会变高,可能会狂升到14伏特以上。就算只有5到6伏特,还是会损坏或影响ADC。所以,最方便的解决方案就是使输出衰减。你可以使用两个电阻,使14伏特的振幅下降到3 伏特,以适用于ADC。
不过有些小问题,其中一个是,如果你有很长的记录,并将很多电容加入放大器输出,就会影响放大器的稳定性,而且,这些记录刚好短路,就会在放大器上消耗一大堆电力,因为你使用48伏特供电。所以我们建议将这个上分压器电阻对分成一半。我将它称为分布分压器,我们可以在里面将一部分的分压器放在放大器旁,所以放大器就会更加稳定。我们也有同样好的箝制功能,我们知道输出会限制在14伏特。如此一来,就不会过度驱动ADC。此外,如果这条线路出现任何杂讯,就会因为这个电阻比例而衰减。籍由分割这个上电阻,我们其实可以获得一些好处。
总结: 实在太棒了,这还有节省板级空间的附加优势,而且不用将高电压线路绕接到敏感的精密元件。这是非常好的解决方案。
翻译全了啊。最好在视频上翻译
用INA149,仪表放大器吧;
学习了 翻译的很好啊 明白了啊
确实是好资料,顶