开关电源电流检测电路(采用差分运算检测)
HI,大家好!新手发贴,希望大家多多指教。。。。!之前在论坛里看到了几年前的篇关于电流检测的帖子,最后看完了那贴子后,好像都没有把问题给解决了。。想想几年前我在干什么,我想我那时还是一个小混混。。。。
对于差分运算放大器(减法器)我想大家都很熟悉了,所以我就不献丑了,只作简单的介绍!如下图(multiism画图)!
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_45/ourdev_674362BL7XEO.jpg
减法器 (原文件名:减法器.jpg)
简单的减法器原理电路懂的后,再说说电流测试电路,采用运放的方式作电流检测可以分为:“高端电流检测”和“低端电流检测”。如下图:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_45/ourdev_674404PHWNU8.jpg
高低端电流检测电路 (原文件名:高低端电流检测电路.jpg)
好了,现在都知道差分运算放大器与高低端电流检测电路,细心的朋友可以发现,这二种电路有很大的相同点。就是在运放的二输入端都有信号输入,这二信号有比较的作用。下面,是实现开关电源项目常常会使用到的电流检测电路:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_45/ourdev_674429H5EH1F.jpg
(原文件名:电流检测.jpg)
好了,终于我也搞明白了电流检测与差分运放的关系,当然在使用运放作电流检测时,运放输入Vsense电压必须少于运放工作电压2V。在2V的范围外运放都可以工作正常,当Vwork-Vsense<2V时,运放将会工作失常,俺试过一次这样的情况,然后运放就不能再回到正常工作状态。好像坏了!
运放输出的电压(电流)大小直接跟运放Rsense二端流过的电流成正比关系,因为这一关系,我们可以通过控制开关电源的输出电流即运放的Isense电流来
控制电源的输出电流大小,当然是通过光耦反馈等方式后进行PWM调节,使电源工作在正常的状态下!
终于写好了这一贴子,由于是刚进电子行业不久,希望得到大家的帮助与支持。这不知道这一贴说得有多对或有多错,我只是把我个人的想法和接触开源电源的知识说出来而已,希望和大家交流分享!如果有错的地方,希望哥们指出和纠正。小弟先在此谢过大家! 自已先顶自己一把。。。。哈哈。。。 实际测量值和仿真值有点不同,但差值很小很小,可能是实际元件和理想元件的差别造成的!但不阻碍原理的实现。。。。 http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4933974 马克 mark 这个得Mark,等我做程控开关电源的时候就用得着啦~ 不错,补充一下“高端电流检测”和“低端电流检测”的优缺点:
高端电流检测
优点:
-可以检测区分负载是否短路
-无地电平干扰
缺点:
-共模电压高,使用非专用分立器件设计较复杂、成本高、面积大
低端电流检测
优点:
-共模电压低,可以使用低成本的普通运算放大器
缺点:
-检流电阻引入地电平干扰,电流越大地电位干扰越明显,有时甚至会影响负载 mark 谢谢楼主。。。。。。。。。。 MARK............. 反馈个问题。。
实际搭出来这个电路,貌似输出电压一直在10v左右(电源电压12V),不论负载怎么变化,输出变化不大。
一共做了两个,不知道出了什么问题 dhbighead 发表于 2012-5-12 00:58 static/image/common/back.gif
反馈个问题。。
实际搭出来这个电路,貌似输出电压一直在10v左右(电源电压12V),不论负载怎么变化,输出 ...
IC电压和输入电压要有2V以上的差值!! 若IC电压和输入电压的差值在2V范围内,就会出现你测试这种情况,在我做这个电路检测时,我也检测了这种情况!! 看来我还得好好研究运放才行,前段时间折腾的电流高边检测/恒流,尽然用到了负压。。。汗颜呐
attach://17265.jpg 嗯.很不错.说的很好. 可能用的到 high side电流检测我是尽量不用差分电路的,差分电路对元件匹配程度要求太高了,
例如以下这个电路模拟high side测量,开关电源输出36V,
OP供电是正负15V,因此需要将输入电压36V变成1/3以便适合运放共模范围,因此差分电阻选择100K和50K,
如果电流采样电阻Rsc上压降0.5V,根据电路参数得到运放输出是0.25V。(这是理想状态下)
如果电阻失配程度0.5%,例如R4电阻是50*(1-0.005),同样Rsc上电压0.5V,你根据参数可以算出运放输出电压为0.18875V
误差(0.18875-0.25)/0.25=24.5%
如果电阻失配程度0.1%,同样可以算出运放输出电压为0.23775V,误差4.9%
你觉得这样的测量误差还有用吗?
您好,我是新手,请问Vsense和Vwork指哪里的电压 hudali 发表于 2012-10-8 10:53 static/image/common/back.gif
您好,我是新手,请问Vsense和Vwork指哪里的电压
Vsense是指 被检测电路的电压。即那个输入电流源电路的电压。
Vwork是指运放工作电压。
Vsense电压必须要至少少于运放工作电压2V,运放电路才能正常工作,否则会损坏运放! 学习了,对电设很有用。 MARK 不错,怪不得运放输入前有加正反4148保护的 高端检测要注意共模电压了,
推荐INA210 211之类的专用片子 学习学习 用轨到轨的运放不行么? 学习了!!! 学习了!!! 楼主辛苦了,十分感谢您的分享,我一定好好学学 mark,学习了,一看到运放就头痛,但还是涨了不少姿势!{:lol:} vivalite 发表于 2012-3-5 06:23
不错,补充一下“高端电流检测”和“低端电流检测”的优缺点:
高端电流检测
总结得很全面。
有没有比较廉价的高端电流检测方法呢?
我曾经用运放做过低端电流检测,有时候会出现莫名其妙的问题。现在看可能就是低电平干扰了。 顶起~~~~~~~ 谢谢楼主分享 本帖最后由 nos002 于 2014-11-3 22:10 编辑
locky_z 发表于 2012-8-26 09:48
high side电流检测我是尽量不用差分电路的,差分电路对元件匹配程度要求太高了,
例如以下这个电路模拟hig ...
这个,你自己真算过了?50K电阻0.5%的误差会使运放输出误差达24.5%?
输出0.18875V是怎么算出来的?按照Vout=Ui*R4/R1,输出应该是0.24785V!
即使R4电阻误差为1%,输出也会有0.2475V mark一下 估计用不上,还是顶一下 本帖最后由 locky_z 于 2014-11-4 13:38 编辑
Vo=Vi * (R4/R1)前提是4个电阻要匹配!!!
nos002 发表于 2014-11-3 22:03
这个,你自己真算过了?50K电阻0.5%的误差会使运放输出误差达24.5%?
输出0.18875V是怎么算出来的?按照V ...
正常时R4=50K,那么
(36.5-12)/100K = (12-Vo)/50K
即Vo=0.25V
但现在R4=49.75K,那么
(36.5-12)/100 = (12-Vo)/49.75
算得Vo=0.18875V
误差有多大?
不错的参考电路,收了 locky_z 发表于 2014-11-4 13:36
Vo=Vi * (R4/R1)前提是4个电阻要匹配!!!
这坛里有很多关于高端电流差分检测的帖子,很多都是功率电源和运放电源共地,就如你给的图。
为什么要共地?你给的图运放正输入端已经是固定偏置,这已经不是差分放大。 nos002 发表于 2014-11-4 14:08
这坛里有很多关于高端电流差分检测的帖子,很多都是功率电源和运放电源共地,就如你给的图。
为什么要共 ...
我的电路那个36V只是一个示意,并不是固定,其实这个36V就是差分电路的共模电压
这个电路只是说明一个注意现象,在高共模电压的差分电路里面,对差分电路的电阻精度要求非常高。 本帖最后由 nos002 于 2014-11-4 15:16 编辑
locky_z 发表于 2014-11-4 14:19
我的电路那个36V只是一个示意,并不是固定,其实这个36V就是差分电路的共模电压
这个电路只是说明一个注 ...
共地以后只是反向放大器。
如果不共地,
要精确计算这个差分放大输出与输入的关系,由于个人水平有限还推导不出简约的表达式。
现用orcad仿真结果如下图:
以下是R4=49k时仿真结果
以下是R4=50K时的仿真结果
从结果看,即使电阻误差达到2%,输出值Vo相差也在10mv以内,符合差分放大近似表达式Vo=Vi*R4/R1的计算结果。 本帖最后由 nos002 于 2014-11-4 15:34 编辑
高端电流检测,共地仿真
R4=49k,取样电阻上的电压为0.48V,输出竟然达0.335V
R4=50k,取样电阻上的电压为0.48V,输出为0.24V
很不错噢,顶顶 mark!!!! nos002 发表于 2014-11-4 14:57
共地以后只是反向放大器。
如果不共地,
要精确计算这个差分放大输出与输入的关系,由于个人水平有限还推 ...
http://www.amobbs.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjMzMDI2fDEwZDQ0MDNjfDE0MTUxMTE1NDF8MTk5NTF8NTAyNzE4Nw%3D%3D
你这电路中V13不算共模电压,运放的供电和V13完全隔离的,
http://www.amobbs.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjMyOTk0fDllNmY5ODU2fDE0MTUxMTE1NDF8MTk5NTF8NTAyNzE4Nw%3D%3D
这个电路Vo的推导很简单,
运放高输入阻抗,不吸收电流,所以B点就是R2 R3分压值12V
因为运放虚短,所以反相输入端也是12V,所以
(36.5-12)/ R1 = (12 - Vo) /R4
将R1 R4套进去就可以算出Vo
locky_z 发表于 2014-11-4 22:37
你这电路中V13不算共模电压,运放的供电和V13完全隔离的,
我是说不共地的情况下,输出和输入的关系式。 nos002 发表于 2014-11-4 22:40
我是说不共地的情况下,输出和输入的关系式。
完全隔离的实际上是不存在的,并且导致输出端电压随机
关于这个问题可以参考"看一个TI老工程师如何驯服精密放大器+129页+超清彩图书签版"其中一篇文章
本帖最后由 nos002 于 2014-11-4 23:13 编辑
locky_z 发表于 2014-11-4 22:53
完全隔离的实际上是不存在的,并且导致输出端电压随机
关于这个问题可以参考"看一个TI老工程师如何驯服精 ...
我的仿真都白做了,TI工程师说的情况在我们讨论的这个电路不存在,正负输入端都有偏置电流通路。
而且如果电流是36V电源提供的话,你标示的36.5V的电位应该为35.5V。 不错,收了,谢谢 谢谢lZ学习了
可以,不错 Marxt 发表于 2011-9-5 17:02
自已先顶自己一把。。。。哈哈。。。
得好好看看,用358做的
谢谢楼主{:smile:} mairk TI的IN138或者supertex的HV7802 必须mark 有用的文章,电流检测 受教,谢谢。 直接INA138 学习了 谢谢分享 楼主基础好啊,支持! 下一主题
电流检测方式汇总分析比较 电流检测MARK 电流检测,学习了 vivalite 发表于 2012-3-5 06:23
不错,补充一下“高端电流检测”和“低端电流检测”的优缺点:
高端电流检测
你好 请教一下,低端电流检测 检流电阻引入地电平干扰,电流越大地电位干扰越明显,有没有什么方法可以减小这个干扰的
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