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1、电流测量的原理和产品http://www.cll4.net(2009/4/213:44)在电路设计屮电流测量应用十分普遍，主要领域分为3大类：测量屮，电表会用來进行屯流的测量；保护中，电流往往与功率形成直接的关系，如果电流过大代表系统中有短路情况出现而需要保护，因此用到电流测量；控制中，如马达控制、电池充放电等都需要电流测量。测量电流的方法一般分成直接式和非直接式两种。直接式一般通过电阻进行，根据欧姆定律电流的大小和电压成正比，因此可以通过测量一个小电阻的电压差得到所经过电流的大小。非直接式测量一般
2、通过监控电流产生的磁场得到，出于电流周围木身会产生磁场，电流的大小和磁场成止比，因此可以通过测量磁场的大小得到经过电流的大小。直接式用于测量相对较小的电流以及电压不高的情况，非直接式不带有任何导电关系，因此可用于测量相对较大的电流以及相对较高的电压。非直接式电流测量非直接式电流测量比较常用的是霍尔传感器,通过霍尔现象测出电流的大小，输岀为模拟输岀；另外一种新的技术是利用VAC传感器，它是徳国Vacuumschmelze公司开发的较新的电流传感器，与霍尔传感器不同之处是TI与VAC有一款专门的配套传感
3、器芯片DRV401,其系统框图如图1所示，输出电流通过DRV401和积分泌益产生一定的电流源作为反馈达到磁平衡，利用闭环控制保证整个铁氧体不受饱和影响，从而保证输出的精度能够提高。直接式电流测量直接式电流测量手段分为两类：模拟输出和数字输出。模拟输出直接电流测量模拟输出分为低压(LowSide)和高压(HighSide),数字输出可分为隔离式和非隔离式。低压是指用低压电流传感器进行电流测量，高压即用高压电流传感器进行电流测量。直接式电流测量用小电阻电流传感器，这一电阻有较高精度与温漂特性的要求。绝对
4、值改变可以通过后面的简单-补偿实现,但是温度漂移却不可以预测，因此补偿相对比较困难。对于电流传感器而言，温漂特性是最主要的。女m1个电阻R二lmQ,精度为±1%,TCR二土200ppni/°C,输出电流1=33A,输出功率P二1W。当最大电流为45A时输出功率为2W,这种情况下温度会有所改变。假设温度漂移是75°C,如果TCR二20ppm/°C,输出精度改变为TCR二(75°C)X(20ppm/°C)X(0.0001%/ppm)二0.15%；如果是普通电阻,温漂特性达800ppm/°C,则有TCR二
5、(75°C)X(800ppm/°C)X(0.0001%/ppm)二6%。根据系统精度要求不同,可以选择不同温漂特性的电流传感器。由于通过电阻Z后输出为电压信号，该信号往往比较小，需用放大器放大。图2中列岀了几个放大器的基木特性，假设使用0PA350,其温漂特性为±4。如果以同样的75°C温漂加上本身的偏置电压误差,计算出800UV的误差幅度,相比于45mV,其误差为1.8%o如果电阻本身20个ppm温漂、误差0.15%,放大器的误差远远大于电流传感器的误差，因此不能接收,如OPA335和OPA333
6、误差大幅度减小到0.02%和0.03%误差范围，相对而言，主要的误差来源在于电阻而不是放大器，因此配套电路必须选择本身误差幅度小于传感器的误差幅度。如果选择0PA335,电阻本身的温度谋茅远远大于放大器木身的输出谋茅，从而可以保证系统精度能有所提高；如果选择温度性能更高的电阻，则可以保证电路能准确放大输出信号。此外还有其它不同的误差源，如焊点、PCB迹线、连接器等的寄生特性导致的误差也会影响系统精度。使用差分输入方式可以提高系统的整体精度，排除寄生特性对屯路的影响。然而这种精度的提高必须要保证所用屯
7、阻的匹配，如果单纯选择分立器件很难保证电阻的匹配性，因此耍把所有电阻集成到一个芯片中。如1NA132集成了四个电阻，既保证了电阻Z间的匹配性，又保证了温漂特性一致。此外还可以选择仪表放大器产品，直接把信号放大，如IMA326。以上讨论了屯流传感器高压和低压的差别，即利用仪农放人器在低压端测量屯流，利用差分放大器内在分压的形式可以做高压端的电流测量。茅分输入中会用到共模电压，其定义是止负输入端加起来除以2。如杲羞分电路电流通过电阻流向地则整个共模电压是正，反Z如果电流从地流进差分电路，则共模电压为负。
8、图4中列岀了TT公司用于电流测量的一些产品，可以看到不同的共模电压范围。表中列出了高端和低端最高最低电压承受范围，最高可达75V,如果是单电源供电INA326,则只能达到5V。此外，T1公司具冇INA168/9以及1NA138/9产品，可以用外部电阻控制其增益。INA19X系列的共模范围非常宽，使用较为方便，由于内部带有缓冲驱动能力，因此外部无需缓冲，但是INA19X系列增益是芯片内部固定好的，如图5所示。可以看到，在壇益部分TNA19X系列有20、50、100倍壇益
