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設(shè)計低側(cè)電流感應(yīng)電路的三個步驟

電子工程師 ? 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 2021-03-26 17:50 ? 次閱讀
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在之前的中,我向大家介紹了如何借助低側(cè)電流感應(yīng)控制電機(jī),并分享了為成本敏感型應(yīng)用設(shè)計低側(cè)電流感應(yīng)電路的三個步驟。在本篇文章中,我將介紹如何使用應(yīng)用印刷電路板(PCB)技術(shù),采用一款 (Op amp)來設(shè)計精確的、低成本的低側(cè)電流感應(yīng)電路。

圖1是之前的文章引用的低側(cè)電流感應(yīng)電路原理圖,圖一中使用的是超小型運(yùn)算放大器。

如何借助低側(cè)電流感應(yīng)控制電機(jī)以及設(shè)計低側(cè)電流感應(yīng)電路的三個步驟

圖1:低側(cè)電流感應(yīng)原理圖

公式1是計算圖1所示電路的傳遞函數(shù):

ubqfKr5x100010545-36764-l2.jpg

其中

gLM8RELt100010545-36765-l3.jpg

精確的低側(cè)電流感應(yīng)設(shè)計對印刷電路板的設(shè)計有兩大要求。首先要確保分流電阻Rshunt)直接連接到放大器的同相輸入端和RG的接地端,這通常被稱為“開爾文接法”(Kelvin connection)。如果不使用開爾文接法,會產(chǎn)生與分流電阻(Rshunt)串聯(lián)的寄生電阻,導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生增益誤差。圖2顯示了系統(tǒng)中寄生電阻的位置。

如何借助低側(cè)電流感應(yīng)控制電機(jī)以及設(shè)計低側(cè)電流感應(yīng)電路的三個步驟

圖2:與分流電阻(Rshunt)串聯(lián)的寄生電阻

公式2是計算圖2中電路的傳遞函數(shù):

S9CkI1Pj100010545-36767-l5.jpg

第二個設(shè)計要求是要將電阻RG的接地端盡可能地靠近分流電阻(Rshunt)的接地端。當(dāng)電流流過印刷電路板的接地層時,接地層上會產(chǎn)生壓降,致使印刷電路板上不同位置的接地層電壓出現(xiàn)差異。這會使系統(tǒng)出現(xiàn)偏移電壓。在圖3中,連接到RG的地面電壓源符號代表了地電位的不同。

如何借助低側(cè)電流感應(yīng)控制電機(jī)以及設(shè)計低側(cè)電流感應(yīng)電路的三個步驟

圖3:接地層電壓差異

公式3是計算圖3所示電路的傳遞函數(shù):

a1wXwbw8100010545-36769-l7.jpg

圖4顯示了正確的印刷電路板布局示意圖。

如何借助低側(cè)電流感應(yīng)控制電機(jī)以及設(shè)計低側(cè)電流感應(yīng)電路的三個步驟

圖4:正確的布局示意圖

圖5展示了我之前建議的適合低側(cè)電流感應(yīng)設(shè)計的印刷電路板布局。頂層是紅色,底層是藍(lán)色的。印刷電路板布局中的R5和C1指示負(fù)載電阻和去耦電容應(yīng)該放置的的位置。

圖 5:正確的低側(cè)電流感應(yīng)印刷電路板布局

需要注意的是從分流電阻(Rshunt)發(fā)出的軌跡線使用開爾文接法且RG盡可能靠近分流電阻 (Rshunt)。您能夠使用小型(0.8mm×0.8mm)五引腳X2SON封裝的TLV9061運(yùn)算放大器將所有無源器件放置在頂層分流電阻的兩個焊盤之間。您可以從這里方便地將底層的分流電阻(Rshunt)線路穿過通孔與頂層的同相引腳和RG連接起來。

在您今后為低側(cè)電流感應(yīng)設(shè)計印刷電路板布局時,請務(wù)必遵循以下準(zhǔn)則,以減少設(shè)計中潛在的錯誤:

在分流電阻(Rshunt)上使用開爾文接法。

RG盡可能放置在靠近分流電阻(Rshunt)接地端的地方。

去耦電容盡可能靠近電源引腳。

至少要有一個可靠的接地層。

責(zé)任編輯:lq6

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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