0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于斩波稳定运算放大器LTC2063的无线电流检测电路设计

analog_devices 来源:未知 作者:佚名 2017-08-29 10:50 次阅读

测量流经检测电阻电流似乎很简单——

放大电压,用ADC读取,不就知道电流是多少了吗。

但,如果检测电阻本身的电压与系统地电压相差很远,检测就会变得比较困难。典型解决方案是在interwetten与威廉的赔率体系 域或数字域消弭该电压差。但这里介绍一种不同的方法——无线。

模拟电流检测IC是紧凑型解决方案,但其可承受的电压差受限于半导体工艺。很难找到额定电压超过100V的器件。如果检测电阻共模电压迅速变化或在系统地电压上下摆动,这些电路便无法精确测量。

数字隔离威廉希尔官方网站 (磁或光学)体积有点大,但能以高精度工作,并且通常可以承受数千伏电压。这些电路需要隔离电源,但有时可以将它集成在隔离器中。如果检测电阻与主系统在物理上隔开,那么可能还要使用长导线或电缆。

无线电流检测电路克服了上述诸多限制。让整个电路随同检测电阻的共模电压浮空,并在空中无线传输测量数据,电压限制也就无从谈起。检测电阻可以位于任何地方,无需布置电缆。如果电路功耗非常低,那么甚至不需要隔离电源,一个小电池便能让它运行多年。

设计概览

图1显示了设计的框图。该电流检测电路基于斩波稳定运算放大器LTC2063,其用来放大检测电阻上的压降。微功耗SAR ADCAD7988将值数字化,并通过SPI接口报告结果。LTP5901-IPM是无线电模块,不仅包含无线电,而且含有自动形成IP网格网络所需的组网固件。

此外,LTP5901-IPM内置微处理器以读取AD7988 ADC SPI端口。LTC3335是一款低功耗DC/DC电源,其将电池电压转换为恒定输出电压。LTC3335还含有库仑计,用以报告从电池获取的累计电荷。

图1:低功耗无线电流检测电路由一个低功耗斩波运算放大器(用以放大检测电压)组成,利用低功耗ADC和基准电压源进行数字化处理,连接到SmartMesh IP无线电模块。低功耗DC/DC转换器调理电池,同时记录从电池获取的电荷。

信号

LTC2063是一款超低功耗、斩波稳定运算放大器。其最大电源电流为2µA,特别适合电池供电应用。失调电压小于10µV,因此它可以测量非常小的压降而不会丧失精度。图2显示LTC2063配置用来放大10mΩ检测电阻上的电压并进行电平转换。选择适当的增益,使检测电阻的±10mV满量程(对应于±1A电流)映射到接近输出端的满量程范围,其以1.5V为中心。此放大信号送入16位SAR ADC中。选择AD7988是因为它有非常低的待机电流和良好的直流精度。采样速率较低时,ADC在两次转换之间自动关断,1ksps时的平均功耗低至10µA。LT6656用于偏置放大器、电平转换电阻和ADC基准输入。LT6656基准电压源功耗小于1µA,可驱动高达5mA负载,压差很低,因此即使采用3.3V系统电源供电,它也很容易输出精密3V电压。

此信号链中有三个大致相等的失调误差源,相对于±10mV满量程输入,它们共同贡献大约0.5%的误差。这包括LTC2063和AD7988的失调电压,以及电平转换电阻的不匹配(推荐使用0.1%电阻)。单点校准可在很大程度上消除该失调。增益误差一般以可用检测电阻的不精确性为主,它往往比LT6656基准电压源的0.05%、10ppm/°C规格还要差。

图2:电流检测电路随同检测电阻电压浮空。斩波运算放大器LTC2063放大检测电压,把它偏置到AD7988 ADC的中间轨。LT6656-3提供精密3V基准电压源。

电源管理

LTC3335是一款集成库仑计的纳安功耗降压-升压转换器。它配置用来从1.8V到5.5V的输入电源产生3.3V稳压输出。这使得该电路可以利用两节碱性原电池之类的电源供电。对于占空比型无线应用,负载电流的变化范围很容易达到1µA至20mA,取决于无线电是处于工作模式还是睡眠模式。LTC3335在空载时的静态功耗仅680nA,因此当无线电和信号链处于睡眠模式时,整个电路的功耗非常低。另外,LTC3335可以输出多达50mA的电流,在无线电发射/接收期间可轻松提供足够的功率,故适合各种信号链电路。

LTC3335还内置一个库仑计,非常方便。切换时,它会记录从电池获取的总电荷。此信息可通过I2C接口读出,用来预测何时需要更换电池。

无线组网

LTP5901-IPM是一个完整的无线电模块,包括无线电收发器、嵌入式微处理器和SmartMesh IP组网软件。LTP5901-IPM在本应用中执行两个功能:无线组网和管理微处理器。当网络管理器附近有多个SmartMesh IP尘埃上电时,这些尘埃会自动识别彼此,形成一个无线网格网络。整个网络自动进行时间同步,这意味着每台无线电仅在非常短的特定时间间隔内上电。因此,各节点不仅是传感器信息源,而且充当路由节点,用以将数据从其他节点传递到管理器。这样就形成一个高可靠性、低功耗网格网络,从各节点到管理器有多条路径可走,不过所有节点(包括路由节点)的工作功耗都非常低。

LTP5901-IPM包括一个运行组网软件的ARM Cortex-M3微处理器内核。此外,用户可以写入应用固件以完成特定于用户应用的任务。在本例中,LTP5901-IPM内部的微处理器读取电流测量ADC (AD7988)的SPI端口和库仑计(LTC3335)的I2C端口。微处理器还能将斩波运算放大器(LTC2063)置于关断模式,使其功耗从2µA进一步降低至200nA。在测量间隔时间极长的使用场合中,这可以节省更多功耗。

总功耗

完整应用电路的总功耗取决于多种因素,包括信号链多长时间获取一次读数、节点在网络中如何配置等等。对于一个每秒报告一次的尘埃,测量电路的典型功耗低于5µA,无线电的典型功耗可能为40µA,很小的电池即可让它工作数年。

图3:在小型PCB上实现的一个完整无线电流检测电路。唯一的物理连接是待测电流的香蕉插座。无线电模块如右图所示。电路由连接到板背面的两节AAA电池供电。

Linear Technology和ADI公司信号链、电源管理、无线组网产品的结合,使得我们可以设计真正的无线电流检测电路。图3显示了一个实现示例。新型超低功耗斩波运算放大器LTC2063可以精确读取检测电阻上的小压降。包括微功耗ADC和基准电压源在内的整个电路随同检测电阻的共模电压浮空。只要一个小电池,纳安功耗LTC3335开关稳压器便可为该电路供电数年之久,同时利用内置库仑计报告电池累计使用率。LTP5901-IPM无线模块管理整个应用,自动连接到一个高可靠性SmartMesh IP网络。


声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 运算放大器
    +关注

    关注

    215

    文章

    4933

    浏览量

    172874
  • 斩波
    +关注

    关注

    1

    文章

    21

    浏览量

    21824
  • 无线电流检测

    关注

    1

    文章

    3

    浏览量

    4005

原文标题:电路精选 | 从信号链、电源管理到无线组网,真正的无线电流检测电路是这样的

文章出处:【微信号:analog_devices,微信公众号:analog_devices】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    ADI产品+Linear产品,组成的无线电流检测电路

    位于任何地方,无需布置电缆。如果电路功耗非常低,那么甚至不需要隔离电源,一个小电池便能让它运行多年。设计概览图1显示了设计的框图。该电流检测电路基于
    发表于 09-13 19:04

    如何进行无线电流检测

    ,无需布置电缆。如果电路功耗非常低,那么甚至不需要隔离电源,一个小电池便能让它运行多年。设计概览图1显示了设计的框图。该电流检测电路基于
    发表于 10-11 11:08

    无线电流检测电路检测电阻浮空

    无线电流检测电路。图3显示了一个实现示例。新型超低功耗运算放大器
    发表于 10-29 14:46

    从信号链、电源管理到无线组网,真正的无线电流检测电路是这样的

    甚至不需要隔离电源,一个小电池便能让它运行多年。设计概览图1显示了设计的框图。该电流检测电路基于稳定
    发表于 11-01 10:56

    无线电流检测电路检测电阻浮空

    Technology和ADI公司信号链、电源管理、无线组网产品的结合,使得我们可以设计真正的无线电流检测电路。图3显示了一个实现示例。新型超低功耗
    发表于 11-21 15:55

    如何进行无线电流检测

    Technology和ADI公司信号链、电源管理、无线组网产品的结合,使得我们可以设计真正的无线电流检测电路。图3显示了一个实现示例。新型超低功耗
    发表于 02-13 13:32

    【模拟对话】无线电流检测电路检测电阻浮空

    公司信号链、电源管理、无线组网产品的结合,使得我们可以设计真正的无线电流检测电路。图3显示了一个实现示例。新型超低功耗
    发表于 09-27 08:30

    LTC1049型具有内电容低功耗稳定运算放大器

    LTC1049型具有内电容低功耗稳定运算放大器
    发表于 02-27 21:49 1059次阅读
    <b class='flag-5'>LTC</b>1049型具有内电容低功耗<b class='flag-5'>斩</b><b class='flag-5'>波</b><b class='flag-5'>稳定</b><b class='flag-5'>运算放大器</b>

    基于LTC2063零漂移放大器的精密高边电流检测电路

    图1. 基于LTC2063零漂移放大器的精密高边电流检测电路
    的头像 发表于 06-23 09:09 3573次阅读

    LTC2063/LTC2064: 2µA 电源电流、低 I<sub>B</sub>、零漂移运算放大器

    LTC2063/LTC2064: 2µA 电源电流、低 IB、零漂移运算放大器
    发表于 03-20 12:59 0次下载
    <b class='flag-5'>LTC2063</b>/<b class='flag-5'>LTC</b>2064: 2µA 电源<b class='flag-5'>电流</b>、低 I<sub>B</sub>、零漂移<b class='flag-5'>运算放大器</b>

    LTC2063演示电路-低功耗4-20 mA电流环路检测放大器

    LTC2063演示电路-低功耗4-20 mA电流环路检测放大器
    发表于 04-09 10:50 5次下载
    <b class='flag-5'>LTC2063</b>演示<b class='flag-5'>电路</b>-低功耗4-20 mA<b class='flag-5'>电流</b>环路<b class='flag-5'>检测</b><b class='flag-5'>放大器</b>

    AN9-新型稳定运算放大器的应用考虑和电路

    AN9-新型稳定运算放大器的应用考虑和电路
    发表于 04-19 18:47 10次下载
    AN9-新型<b class='flag-5'>斩</b><b class='flag-5'>波</b><b class='flag-5'>稳定</b><b class='flag-5'>运算放大器</b>的应用考虑和<b class='flag-5'>电路</b>

    LTC1052CS-稳定运算放大器(CSOA)

    LTC1052CS-稳定运算放大器(CSOA)
    发表于 05-08 19:16 3次下载
    <b class='flag-5'>LTC</b>1052CS-<b class='flag-5'>斩</b><b class='flag-5'>波</b><b class='flag-5'>稳定</b><b class='flag-5'>运算放大器</b>(CSOA)

    LTC2063/LTC2064/LTC2065:2µA电源电流,低IB,零漂移运算放大器数据表

    LTC2063/LTC2064/LTC2065:2µA电源电流,低IB,零漂移运算放大器数据表
    发表于 05-16 13:59 10次下载
    <b class='flag-5'>LTC2063</b>/<b class='flag-5'>LTC</b>2064/<b class='flag-5'>LTC</b>2065:2µA电源<b class='flag-5'>电流</b>,低IB,零漂移<b class='flag-5'>运算放大器</b>数据表

    基于LTC2063零漂移放大器的精密高边电流检测电路

    精密微安级高边电流测量需要一个小阻值检测电阻和一个低失调电压的放大器LTC2063零漂移放大器的最大输入失调电压仅为5 µV,仅需消耗1.
    的头像 发表于 04-09 14:02 2418次阅读