通過高壓放大器擴(kuò)展庫(kù)侖計(jì)的輸入電壓范圍

簡(jiǎn)介

庫(kù)侖計(jì)可以測(cè)量流入或流出電池的電量。 LTC2941或LTC2943等小型專用器件可直接與低至中等電池電壓接口，最高可達(dá)20V。您可以使用高壓放大器作為電平轉(zhuǎn)換來擴(kuò)展測(cè)量電路的輸入工作范圍。 LT6375具有一些便捷功能，可以精確地工作到令人驚訝的寬電壓范圍。

電路描述

圖1顯示了低電平的典型連接電壓庫(kù)侖計(jì)，LTC2941。庫(kù)侖計(jì)數(shù)器通過測(cè)量檢測(cè)電阻兩端的電壓來操作，作為需要集成的電流的指示。關(guān)鍵點(diǎn)在于庫(kù)侖計(jì)數(shù)器確實(shí)測(cè)量電壓，并且只將其解釋為電流，然后將其報(bào)告為電荷。如果你移除檢測(cè)電阻，并以某種方式在庫(kù)侖計(jì)數(shù)器的檢測(cè)引腳上驅(qū)動(dòng)另一個(gè)電壓，它仍然會(huì)將該電壓解釋為電流并報(bào)告累積的電荷。

在圖2中，LT6375輸出連接到庫(kù)侖計(jì)的檢測(cè)引腳。 LT6375是一款差動(dòng)放大器，這意味著運(yùn)算放大器和精密電阻器的連接方式可以對(duì)差分輸入電壓進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。差動(dòng)放大器的操作使其輸出值為：

OUT = REF + GAIN *（IN + - IN - ）

LT6375驅(qū)動(dòng)其輸出引腳，但REF引腳必須連接到低阻抗源。同樣，LTC2941在其SENSE + 引腳處需要一個(gè)低阻抗源，該引腳也是該器件的電源引腳。您可以將REF和SENSE + 連接到與I 2 C接口相同的邏輯電壓軌，例如3.3V。通過將LT6375的OUT引腳連接到SENSE - 引腳，LT6375將在LTC2941的輸入端施加輸入之間的差異。實(shí)際上，LT6375可用作偽檢測(cè)電阻。

精度

差動(dòng)放大器的精度在很大程度上取決于電阻匹配。很明顯，電阻失配會(huì)直接影響增益精度。但也許不太明顯，實(shí)際上更嚴(yán)重的是，電阻不匹配會(huì)導(dǎo)致偏移誤差。 1％的電阻不匹配會(huì)導(dǎo)致輸出偏移等于電平轉(zhuǎn)換電壓的1％。例如，將48V輸入電平轉(zhuǎn)換為3V將導(dǎo)致450mV的偏移誤差，這對(duì)于這種測(cè)量來說太大了。 LT6375A規(guī)定最小CMRR為97dB，這意味著45V電平轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致偏移小于640μV。

輸入電壓范圍

設(shè)計(jì)時(shí)在高壓電平轉(zhuǎn)換電路中，需要采取預(yù)防措施以確保運(yùn)算放大器輸入保持在其有效工作范圍內(nèi)。 LT6375提供了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的靈活性。首先，電源引腳本身的額定電壓高達(dá)60V，因此在某些情況下，您可以從正在測(cè)量的電壓為L(zhǎng)T6375供電。這是圖2中的布置，其中LT6375測(cè)量48V電源的電流。此外，LT6375內(nèi)部的運(yùn)算放大器具有獨(dú)特的特性，即輸入可以在高于電源引腳本身的電壓下工作（Over-The-Top ?）。最后，LT6375還包括額外的精密電阻，可通過引腳配置來劃分輸入共模范圍，同時(shí)保持差分增益等于1。在圖3中，輔助參考引腳都連接到5V電源，它將 - 42V輸入電壓分壓，使其在運(yùn)算放大器的電源范圍內(nèi)?？偠灾琇T6375可以在+ / - 270V輸入范圍內(nèi)監(jiān)控電源。

結(jié)論

非常精確的電阻與靈活的功能相結(jié)合，可以處理高電壓，使LT6375能夠精確地將檢測(cè)電阻的電壓電平降低到可以通過低壓庫(kù)侖計(jì)進(jìn)行處理的水平。結(jié)果是一個(gè)緊湊的電路，可以在+ / - 270V之間的任何電壓下測(cè)量累積電荷。