В дополнение к традиционной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее в современные электрические/гибридные автомобили в качестве резервного источника питания часто устанавливают конденсатор большой емкости (40 Ф или более).Этот конденсатор, расположенный под задним сиденьем, обеспечивает дополнительное время движения от 10 до 15 минут, что позволяет добраться до следующей зарядной станции или бензоколонки. Свинцово-кислотные батареи разряжаются всего до 8 В или около того, тогда как конденсатор может полностью разряжаться до 0 В. Эта специфика требует токоизмерительного усилителя, способного измерять входные напряжения от 0 В.
 |
|
| Рисунок 1. | Использование зарядового насоса для добавления 25-вольтовой шины к этому токоизмери- тельному усилителю расширяет его нижний предел синфазных напряжений с 4.5 В до 0 В. |
Большинство токоизмерительных усилителей, предназначенных для работы с датчиками тока, включенными в цепи питания, работают в ограниченном диапазоне входных синфазных напряжений и напряжений питания. Возьмем для примера микросхему MAX4081, максимальные значения синфазного входного напряжения и напряжения питания которой составляют 76 В, а минимальные – лишь 4.5 В. Чтобы установить рабочую точку, позволяющую выполнять измерения при нулевом токе нагрузки, (то есть, где напряжение VSENSE, падающее на резисторе RSENSE, равно 0 В) для двунаправленного приложения, контролирующего токи заряда и разряда, обычно к входу опорного напряжения (REF) подключается внешний опорный источник (например, +2.5 В). Нижний предел синфазного входного напряжения 4.5 В для MAX4081 обычно исключает использование этой микросхемы в приложениях, требующих измерения тока вблизи уровня «земли».
Решить эту проблему разработчики могут, добавив к схеме зарядовый насос (Рисунок 1). Крошечный зарядовый насос IC2, как и токоизмерительный усилитель, питается напряжением +5 В. Выходное напряжение –5 В зарядового насоса используется в качестве источника отрицательного питания для вывода «GND» микросхемы IC1. Входы опорного напряжения REFA и REFB микросхемы IC1 соединены с «землей».
Внутренний операционный усилитель A2 микросхемы IC1 теперь работает от шины питания 65 В (диапазон изменения напряжения 10 В), а потенциал его неинвертирующего входа (выводы REF) находится на среднем уровне 0 В. При VSENSE = 0 В выходное напряжение равно 0 В. Тогда VSENSE увеличивается с ростом тока нагрузки, а на выходе вырабатывается напряжение, в 5, 20 или 60 раз превышающее входное, в зависимости от выбора суффикса в обозначении микросхемы – F, T или S. Эффективная шкала синфазных напряжений теперь расширяется до диапазона 0 … +70 В при неизменных исходных характеристиках (напряжение смещения меньше 0.6 мВ, ошибка усиления меньше 0.6%).
Испытания схемы на Рисунке 1 показали, что синфазное напряжение токоизмерительного усилителя (с выводом «GND», подключенным к 25 В) может быть снижено до 22.8 В. В то же время, синфазное напряжение для стандартного приложения (когда вывод GND подключен к 0 В) не может быть меньше +2.3 В. Однако при подключении выводов REFA и REFB к «земле» выходное напряжение может быть на 5 В выше и ниже потенциала «земли».
Типовой ток 103 мкА, потребляемый микросхемой IC1, практически не нагружает зарядовый насос IC2, что исключает возможность перегрузки и проседания напряжения на его выходе. Будьте осторожны, когда выходное напряжение опускается ниже уровня «земли». Тогда ток нагрузки потечет из вывода GND микросхемы IC1 в зарядовый насос, отрицательное выходное напряжение которого может в результате упасть по абсолютной величине до 0 В. В качестве контрмеры можно использовать в зарядовом насосе конденсаторы большей емкости или ограничить выходное напряжение токоизмерительного усилителя.
Купить MAX1852 на РадиоЛоцман.Цены
