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功率电感:高精度高边检流放大器监测PWM负载电流(三)

来源:    作者:     发布时间:2014-11-19 10:57:57     点击数:
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    为了调节PWM频率和占空比而检测螺线管电流的挑战与H桥应用中类似。电流检测放大器输入处的共模电压范围从电池电压低至略为负值水平(箝位二极管的压降)。典型螺线管需要几个安培的电流,所以能承受这一电流的箝位二极管所呈现的正向偏压高于1V.

  同样,电流检测放贴片电感打样大器的宽输入共模范围和响应共模变动的快速建立时间非常适合于该项应用。该应用与H桥的主要区别是螺线管电流流动的方向总相同,因此电流检测放大器仅需是单向(MAX9918的基准输入(REFIN)连接至地时,即变为单向电流检测放大器)。

  实验室结果

  图5所示为作为实验室原型的螺线管典型应用电路。用2mH功率电感模拟螺线管,1.6Ω低ESR.检测电阻为100mΩ,15Ω的R4将螺线管最大电流限制为:

  IMAX = VBAT/(RSENSE + ESR + R4) = 12V/(0.1 + 1.6 + 15)Ω = 0.72A

  (注意,实际螺线管电路中没有R4.)

  该最大电流值为电感完全充电时达到的理论限值。图中所示的电阻和电感值将电路时间常数设定为大约0.12ms,相当于大约8.3kHz.外部电阻R1 = 1kΩ和R2 = 79kΩ设定的增益为80.

 

图5. 该螺线管驱动电流为实验原型

  采用PWM频率5kHz、占空比分别为80%贴片电感制作 (图6)和50% (图7)的波形,说明图5所示电路的工作。顶部波形为R4的电压,与电感通过的电流成比例。中间波形为电流检测放大器的输出,底部波形所示为PFET漏极的PWM信号。占空比越大,产生的电流越大,与预期相符。

 

图6. 来自于图5电路的波形,采用5kHz PWM频率,80%占空比(顶部波形为R4电压,中间波形为电流检测放大器的输出,底部波形为pFET栅极的PWM信号)。

 

图7. 来自于图5电路的波形,采用5kHz PWM频率,50%占空比(顶部波形为R4电压,中间波形为电流检测放大器的输出,底部波形为pFET栅极PWM信号)。

  综上所述,利用高精度、高压、高边电流检测放大器,例如MAX9918,能够以较小的检测电阻进行精密测量。它能够处理EPS等系统中常见的H桥模压电感器打样 驱动双向电机电流,以及自动变速、传动控制、制动控制和主动悬挂中常见的单相螺线管电流。


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