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设计低侧电流感应电路的三个步骤

电子工程师 来源:网络整理 2021-03-26 17:50 次阅读

在之前的中,我向大家介绍了如何借助低侧电流感应控制电机,并分享了为成本敏感型应用设计低侧电流感应电路的三个步骤。在本篇文章中,我将介绍如何使用应用印刷电路板(PCB)技术,采用一款 (Op amp)来设计精确的、低成本的低侧电流感应电路。

图1是之前的文章引用的低侧电流感应电路原理图,图一中使用的是超小型运算放大器

如何借助低侧电流感应控制电机以及设计低侧电流感应电路的三个步骤

图1:低侧电流感应原理图

公式1是计算图1所示电路的传递函数:

ubqfKr5x100010545-36764-l2.jpg

其中

gLM8RELt100010545-36765-l3.jpg

精确的低侧电流感应设计对印刷电路板的设计有两大要求。首先要确保分流电阻Rshunt)直接连接到放大器的同相输入端和RG的接地端,这通常被称为“开尔文接法”(Kelvin connection)。如果不使用开尔文接法,会产生与分流电阻(Rshunt)串联的寄生电阻,导致系统产生增益误差。图2显示了系统中寄生电阻的位置。

如何借助低侧电流感应控制电机以及设计低侧电流感应电路的三个步骤

图2:与分流电阻(Rshunt)串联的寄生电阻

公式2是计算图2中电路的传递函数:

S9CkI1Pj100010545-36767-l5.jpg

第二个设计要求是要将电阻RG的接地端尽可能地靠近分流电阻(Rshunt)的接地端。当电流流过印刷电路板的接地层时,接地层上会产生压降,致使印刷电路板上不同位置的接地层电压出现差异。这会使系统出现偏移电压。在图3中,连接到RG的地面电压源符号代表了地电位的不同。

如何借助低侧电流感应控制电机以及设计低侧电流感应电路的三个步骤

图3:接地层电压差异

公式3是计算图3所示电路的传递函数:

a1wXwbw8100010545-36769-l7.jpg

图4显示了正确的印刷电路板布局示意图。

如何借助低侧电流感应控制电机以及设计低侧电流感应电路的三个步骤

图4:正确的布局示意图

图5展示了我之前建议的适合低侧电流感应设计的印刷电路板布局。顶层是红色,底层是蓝色的。印刷电路板布局中的R5和C1指示负载电阻和去耦电容应该放置的的位置。

图 5:正确的低侧电流感应印刷电路板布局

需要注意的是从分流电阻(Rshunt)发出的轨迹线使用开尔文接法且RG尽可能靠近分流电阻 (Rshunt)。您能够使用小型(0.8mm×0.8mm)五引脚X2SON封装的TLV9061运算放大器将所有无源器件放置在顶层分流电阻的两个焊盘之间。您可以从这里方便地将底层的分流电阻(Rshunt)线路穿过通孔与顶层的同相引脚和RG连接起来。

在您今后为低侧电流感应设计印刷电路板布局时,请务必遵循以下准则,以减少设计中潜在的错误:

在分流电阻(Rshunt)上使用开尔文接法。

RG尽可能放置在靠近分流电阻(Rshunt)接地端的地方。

去耦电容尽可能靠近电源引脚。

至少要有一个可靠的接地层。

责任编辑:lq6

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