通過高壓放大器擴展庫侖計的輸入電壓范圍

簡介

庫侖計可以測量流入或流出電池的電量。 LTC2941或LTC2943等小型專用器件可直接與低至中等電池電壓接口，最高可達(dá)20V。您可以使用高壓放大器作為電平轉(zhuǎn)換來擴展測量電路的輸入工作范圍。 LT6375具有一些便捷功能，可以精確地工作到令人驚訝的寬電壓范圍。

電路描述

圖1顯示了低電平的典型連接電壓庫侖計，LTC2941。庫侖計數(shù)器通過測量檢測電阻兩端的電壓來操作，作為需要集成的電流的指示。關(guān)鍵點在于庫侖計數(shù)器確實測量電壓，并且只將其解釋為電流，然后將其報告為電荷。如果你移除檢測電阻，并以某種方式在庫侖計數(shù)器的檢測引腳上驅(qū)動另一個電壓，它仍然會將該電壓解釋為電流并報告累積的電荷。

在圖2中，LT6375輸出連接到庫侖計的檢測引腳。 LT6375是一款差動放大器，這意味著運算放大器和精密電阻器的連接方式可以對差分輸入電壓進行電平轉(zhuǎn)換。差動放大器的操作使其輸出值為：

OUT = REF + GAIN *（IN + - IN - ）

LT6375驅(qū)動其輸出引腳，但REF引腳必須連接到低阻抗源。同樣，LTC2941在其SENSE + 引腳處需要一個低阻抗源，該引腳也是該器件的電源引腳。您可以將REF和SENSE + 連接到與I 2 C接口相同的邏輯電壓軌，例如3.3V。通過將LT6375的OUT引腳連接到SENSE - 引腳，LT6375將在LTC2941的輸入端施加輸入之間的差異。實際上，LT6375可用作偽檢測電阻。

精度

差動放大器的精度在很大程度上取決于電阻匹配。很明顯，電阻失配會直接影響增益精度。但也許不太明顯，實際上更嚴(yán)重的是，電阻不匹配會導(dǎo)致偏移誤差。 1％的電阻不匹配會導(dǎo)致輸出偏移等于電平轉(zhuǎn)換電壓的1％。例如，將48V輸入電平轉(zhuǎn)換為3V將導(dǎo)致450mV的偏移誤差，這對于這種測量來說太大了。 LT6375A規(guī)定最小CMRR為97dB，這意味著45V電平轉(zhuǎn)換會導(dǎo)致偏移小于640μV。

輸入電壓范圍

設(shè)計時在高壓電平轉(zhuǎn)換電路中，需要采取預(yù)防措施以確保運算放大器輸入保持在其有效工作范圍內(nèi)。 LT6375提供了實現(xiàn)這一目標(biāo)的靈活性。首先，電源引腳本身的額定電壓高達(dá)60V，因此在某些情況下，您可以從正在測量的電壓為LT6375供電。這是圖2中的布置，其中LT6375測量48V電源的電流。此外，LT6375內(nèi)部的運算放大器具有獨特的特性，即輸入可以在高于電源引腳本身的電壓下工作（Over-The-Top ?）。最后，LT6375還包括額外的精密電阻，可通過引腳配置來劃分輸入共模范圍，同時保持差分增益等于1。在圖3中，輔助參考引腳都連接到5V電源，它將 - 42V輸入電壓分壓，使其在運算放大器的電源范圍內(nèi)?？偠灾?，LT6375可以在+ / - 270V輸入范圍內(nèi)監(jiān)控電源。

結(jié)論

非常精確的電阻與靈活的功能相結(jié)合，可以處理高電壓，使LT6375能夠精確地將檢測電阻的電壓電平降低到可以通過低壓庫侖計進行處理的水平。結(jié)果是一個緊湊的電路，可以在+ / - 270V之間的任何電壓下測量累積電荷。