Измерение тока на отрицательной шине питания с помощью прецизионного инструментального усилителя

№ 5’2008
PDF версия
Для работы цифровых сетей ISDN и телекоммуникационных систем необходимы измерители тока, способные работать с отрицательными потенциалами. В статье описана схема подобного измерителя. Рассматриваемая схема является весьма гибкой и может быть легко адаптирована для измерения тока минусовых шин питания с различным уровнем напряжения. Для пояснения работы схемы использован инструментальный усилитель MAX4460 с однополярным питанием.

Для работы цифровых сетей ISDN и телекоммуникационных систем необходимы измерители тока, способные работать с отрицательными потенциалами. В статье описана схема подобного измерителя. Рассматриваемая схема является весьма гибкой и может быть легко адаптирована для измерения тока минусовых шин питания с различным уровнем напряжения. Для пояснения работы схемы использован инструментальный усилитель MAX4460 с однополярным питанием.

Введение

Токовые усилители верхнего уровня используются главным образом для мониторинга тока плюсовой шины питания. Однако в таких применениях, как цифровые сети ISDN и телекоммуникационные системы, необходимы измерители тока, работающие с отрицательными потенциалами. Пример разработки подобного устройства приведен в данной статье.

Пример применения

На рис. 1 показана блок-схема разводки электропитания стандартной телефонной станции. Выпрямитель преобразует входное сетевое переменное напряжение в сигнал постоянного тока, который используется для заряда свинцово-кислотного аккумулятора напряжением 48 В. Батарея снабжает энергией потребителей по телефонной линии. Полярность подключения батареи такова, что напряжение линии является отрицательным (–48 В). Использование отрицательного напряжения способствует уменьшению коррозии, вызываемой электрохимическими реакциями, возникающими из-за высокой влажности.

Блок-схема источника питания центральной телефонной станции

В телекоммуникационных сетях применяется несколько DC/DC-конверторов, формирующих промежуточные напряжения питания от шины –48 В DC. Эти промежуточные напряжения необходимы для питания коммутаторов, радиоточек, маршрутизаторов, АТХ компьютеров и другого телефонного оборудования. Для мониторинга состояния этих цепей необходимы измерители тока, контролирующие потребление по шине –48 В.

Описание схемы

На схеме, приведенной на рис. 2, показана практическая реализация узла измерения тока минусовой шины. Для его построения используется инструментальный усилитель типа MAX4460 или MAX4208 и набор дискретных компонентов. Стабилитрон D1 защищает инструментальный усилитель от перегрузки по напряжению, обеспечивая при этом напряжение, достаточное для работы схемы. Измеряемый ток протекает к отрицательной шине через измерительный резистор RSENSE. Инструментальный усилитель должен иметь однополярное питание и обладать чувствительностью к входным сигналам, имеющим уровень «земли» (корпуса).

Измеритель тока отрицательной шины питания на базе MAX4460

Выходное напряжение MAX4460 является управляющим напряжением затвора полевого МОП-транзистора M1. Благодаря отрицательной обратной связи падение напряжения на резисторе R3 равняется VSENSE — напряжению на резисторе RSENSE. Соответственно, R3 устанавливает ток, пропорциональный току нагрузки:

R2 подбирается таким образом, чтобы выходное напряжение находилось в пределах требуемого диапазона напряжений следующей цепи (обычно АЦП).

Напряжение пробоя сток–исток полевого МОП-транзистора должно превышать суммарное падение напряжения между двумя шинами питания (в данном случае +125 В). Если используемый АЦП не имеет высокоомного входа, VOUT можно подавать на его вход через буферный операционный усилитель. Если измерительный ток превышает номинальное значение вследствие какой-либо неисправности, выходное напряжение становится отрицательным. Диод D2 защищает АЦП от повреждения, ограничивая отрицательное напряжение на выходе величиной падения напряжения на диоде.

Порядок проектирования

Описанную конструкцию можно легко адаптировать для измерения токов на отрицательных шинах питания высокого напряжения. Эта гибкость иллюстрируется путем выбора напряжения отрицательной шины –120 В. Следуя приведенной далее простой процедуре, можно спроектировать токоизмерительный усилитель для другой шины питания.

Выбор стабилитрона

Задавая смещение стабилитрона, важно выбрать такую точку на его передаточной характеристике, в которой у него было бы низкое динамическое сопротивление (то есть достаточно далеко в области обратного пробоя), во избежание ошибок, связанных с подавлением помех по питанию. На рис. 3 показан график зависимости тока стабилитрона от напряжения для стандартного обратно смещенного стабилитрона. Данные показывают, что стабильность напряжения стабилитрона вблизи от напряжения пробоя невысока. Поэтому общее правило — устанавливать рабочую точку на уровне около 25% от максимального тока, задаваемого номинальной мощностью. Такая рабочая точка обеспечивает низкое динамическое сопротивление без излишнего расхода электроэнергии. Рабочая точка устанавливается путем выбора резистора R1 по следующей формуле:

где VCC — напряжение положительной шины питания; VZ — стабилизированное напряжение стабилитрона; |VNEG| — абсолютное значение напряжения отрицательной шины питания; IS — потребляемый ток MAX4460; IZ — ток, протекающий через стабилитрон.

Передаточная характеристика стабилитрона 1N750

Резистор R1 должен иметь соответствующую номинальную мощность и выдерживать высокие напряжения. Чтобы ослабить эти ограничения, вместо него можно использовать последовательно-параллельное включение резисторов меньшей номинальной мощности.

Выбор мощного транзистора

n-канальный полевой МОП-транзистор, или полевой транзистор с управляющим pn-переходом, должен иметь напряжение пробоя сток-исток, превышающее |VNEG|+VCC. Это ограничение важно при высоком отрицательном напряжении питания.

Выбор RSENSE

Выберите RSENSE так, чтобы максимальное измерительное напряжение на резисторе RSENSE не превышало 100 мВ.

Выбор R3

Сопротивление R3 можно выбирать достаточно гибко. Для удачного выбора следует руководствоваться двумя наблюдениями:

  1. Из формулы (1) следует, что с уменьшением R3 при фиксированном усилении увеличивается рассеиваемая мощность.
  2. Тепловой шум и ток утечки полевого транзистора задают верхний предел значения R3.

Выбор R2

Отношение сопротивлений резисторов R2 и R3 равно коэффициенту усиления по напряжению результирующего токоизмерительного усилителя. Выходное напряжение определяется по следующей формуле:

Знак «минус» показывает, что выходное напряжение инвертируется относительно входного измерительного напряжения.

Из формулы (4) можно определить R2.

Результаты

На рис. 4 изображен типичный график зависимости выходного напряжения от измерительного напряжения. По ней можно определить следующие типичные значения параметров токоизмерительного усилителя:

  • Напряжение смещения, приведенное к входу, равно (5–4,9831)/49,942 = 338 мкВ.
  • Коэффициент усиления равен –49,942.
Изменение выходного напряжения с изменением измерительного напряжения при T = +25 °C

Заключение

В статье показано использование прецизионного инструментального усилителя, такого как MAX4460, для измерения тока при отрицательном напряжении. Описанную схему можно легко приспособить для измерения тока на отрицательных шинах с другим напряжением, следуя приведенной процедуре.

Аналогичная статья была опубликована в августовском выпуске журнала «Power Electronics Technology» (издательство Penton Publication) за 2007 г.

Для получения дополнительной информации обращайтесь к официальным дистрибьюторам компании Maxim в России — www.maxim-ic.ru/contact.

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *