电流—电压转换芯片MAX472 在电流检测器中的应用.pdf

沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 电流/电压转换芯片 MAX472 在电流检测器中的应用 作者:上海同济大学\尹权\韩生廉 摘 要：本文介绍一种在线智能检测电流电路,其中采用电流／电压转换芯片 MAX472,可提 高测量精度,同时采用 AT89C2051 单片机实现智能化检测。 关键词：MAX472;在线检测;AT89C2051;A/D 转换 引言 根据测试系统的要求,往往需要采集被测对象的各种参数,如过渡过程的电压 U、电流 I 等,这些量的采集是至关重要的,它们直接影响到整个测试系统的测试精度。 很多场合需在 被测系统工作时,对其电流进行在线检测,因此如何无须串入电流表,直接对被测器件进行电 流检测就相当重要。 常规测量电流 I 的方法存在测量范围小、测量误差大等缺点。本文介绍的在线电流检测 器采用电流/电压转换芯片 MAX472,克服了常规方法的缺点,实现了电流的高精度测量。 1、MAX472 的工作原理 MAX 472 的工作原理如图１所示。方框内的部分是该芯片的内部结构,其中A1和 A2 是两 个运算放大器,构成差动输入,这样可以增强抗干扰能力,提高小电流信号的测量准确度;Q1 和 Q2 是两个三极管;COMP 是一比较器;Rsence 是电流采样电阻,采用热稳定性好、漂移小的 康铜丝制作。方框外面的部分是用户可以根据自己的需要而改变的电路。其工作原理详述如 下： 假定电流是从左向右(如图１中 Iload 方向所示)流过电流采样电阻 Rsence,通过一电阻 Rout 接地。这样,运放 A1 工作,产生电流 Iout 从 Q1 的发射极流出。而此时运放 A2 是截止 的,没有电流从 Q2 流出。A1 的负输入端(-)电位为：Vpower=Iload×Rsence,A1 的开环增益 使其正输入端(+)与负输入端(-)有相同的电位。故 RG1 的压降为：Iload×Rsence,经过计算, 电压/电流转换的比例 P由下式给出： P=Vout/Iload=Rsence×(Rout/RG1) 根据上式 Rsence 取较小的值。通过(Rout/RG1)把比例Ｐ设置为一个合适的值。对于小电流, 可以获得较大的输出测量电压 Vout,避免前述直接测量电流信号太小的缺点;对于较大的电 流,又不会对电路的带载能力产生较大的影响。在电路的具体应用中,电路各参数具体计算要 满足该芯片技术条件要求： OUT 端的输出电压 Vout(VRG-1.5V) OUT 端的输出电流 Iout≤1.5mA 图 2 硬件组成框图 沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 图 3 MAX472在测试器中的应用 系统构成 系统硬件构成框图如图2所示。本检测器主要由电流检测电路、A/D转换电路、AT89C2051 和键盘显示部分组成。MAX472的 SIGN端口与 AT89C2051的 P3.4相连,SIGN 反映被测电流的 方向。SIGN为低电平时,传感器两端的电压为负。 MAX472 在电流测量电路中的应用 由于电流不能直接由 A/D 转换器转换,因此必须先将其转变成电压信号,然后才能转 换。所以,电流/电压转换电路在测试器中占有很重要的地位。 常用的电流测量方法是在被测电路中串入精密电阻,通过直接采集电阻两端的电压来获 得电流。这种方法的优点是测量简单方便。但当被测电流较大而串入的电阻阻值又较大时, 电阻的压降对电路的带载能力将产生较大的影响;当被测电流很小时,从电阻上直接取得的 电压值又可能太小,影响测量准确度。因而,这种直接测量的方法很难选择一合适的阻值,以 适应电流变化范围较大的情况,尤其是较小电流的准确测量。由于检测电流须在系统工作的 情况下进行,所以上述的串电阻直接测量的方法不能满足本系统的要求。本电路采用两探头 触点并接到被测电流的电路上,达到测量的目的。