求电流检测功用的运算放大器电路解析

只看该作者 · 2017-11-24 11:51

本帖最后由毛毛狗呀于 2017-11-24 15:40 编辑

最近遇到几个电路都理解不透，比如下面这个。这个电路是检测POWER+电源上的电流（这个电流很大，将近30A）的，然后通过运放将R1上的电流值转换为CURR_DIV上的电压值，并送去主控检测。
达林顿管接运放的输出端，这种电路从没有见过。
如何计算CURR_DIV与R1（2m欧姆）上的电流值之间的关系呢？

只看该作者 · 2017-11-24 11:52

文不对图，不知所云

只看该作者 · 2017-11-24 11:59

本帖最后由毛毛狗呀于 2017-11-24 15:41 编辑

忘记上传这个图了，CURR网络接原帖的电阻，然后为CURR_DIV网络。如果能算出CURR网络上的电流，就知道CURR_DIV上的电压了。

只看该作者 · 2017-11-24 11:59

宇容创行发表于 2017-11-24 11:52
文不对图，不知所云

忘记上传了一个图，刚传上去了。帮忙看下

只看该作者 · 2017-11-24 16:48

只看该作者 · 2017-11-24 17:15

heelary 发表于 2017-11-24 16:48

谢谢，这样画出来，更清晰了。
可是达林顿管的集极（即R80,R81）上的电流跟R1上的电流是怎样的关系呢？如何计算

只看该作者 · 2017-11-24 17:24

heelary 发表于 2017-11-24 16:48

假设R1上的电流为I1，R98上的电流为I2
因为正相和反相的输入端近似相等，则有VCC-R1*I1=VCC-R98*R2
代入R1=2m欧姆，R98=220欧姆；可得I2=0.002/220*I1

我只会这一点。
但不知道达林顿管后的电阻上的电流如何计算。

1万 · 2017-11-24 17:39

应该是专门检测电流的运放把，比如TI的ina139

只看该作者 · 2017-11-24 17:42

lihui567 发表于 2017-11-24 17:39
应该是专门检测电流的运放把，比如TI的ina139

这个运放就是ADI的AD8603AUJ

1万 · 2017-11-24 18:24

110000倍？

1万 · 2017-11-24 18:29

我算的是负载1A电流在R81上的电压是约0.427V

只看该作者 · 2017-11-24 21:41

lfc315 发表于 2017-11-24 18:29
我算的是负载1A电流在R81上的电压是约0.427V

你的计算结果应该是不对的。
CURR_DIV（即R81上的电压）是不可能超过3.3V的。因为这个电压要进入一个工作电压为3.3V，而且参考电压也不超过3.3V的比较器进行比较的。而R1上的电流已知为26A，根据你计算的结果，那R81上的电压为10.92V，比较器都承受不了的。
不过可否分享一下你的解析思路？

1万 · 2017-11-25 00:02

看楼主还是很诚恳的，我倒愿意说说。
但不是现在，还有家务要做，还要洗澡。
明天吧。

1万 · 2017-11-25 00:20

本帖最后由玄德于 2017-11-25 00:35 编辑

现在说吧，只说核心内容：

电路核心是这样的：

R98 = 220Ω，电流为 i ，
R = R98 + R80 + R81，电流为 I ，
Uo 是以GND为基准的输出电压。
三极管的基极电流为 0，
所以 i 全部经过 R，即 I = i 。
i 就是你在 7 层的计算结果， i = 被测电流 * 0.002 / 220 。

这就是核心。
其他就可以算了。

之所以用达林顿管，作用之一是为了保证 i = I，所以完全可以用一个MOS代替。
达林顿或者MOS还有一个更重要的作用，与原边电路隔离，否则这个电路根本就不能用。

1万 · 2017-11-25 08:57

本帖最后由 zyj9490 于 2017-11-25 08:58 编辑

第一，通过一个稳压管产生的直流电压提供给差分运放的电源，检测电流，克服了本级的共模电压高的问题，此时，运放的电源与信号的共模相近了，必须要有轨到轨的运放，R98上的电压就是取样电阻的电压（信号电压，带有电流信息），并转化成电流信号，通过Q7,Q8的高VCEQ,实现共模电压的克服（让共模电压降在VCE上），电流相同（带有有效的负载电流信息）。实现输出信号的低边转化成电压。

1万 · 2017-11-25 09:11

R80,R81取值是有问题的，如最大负载电流为30A计，产生的信号电流为30*0.002/220=0.96MA，输出电压了不超过3.3V，（R80+R81)*0.96<3.3,R80+R81<3.44k.

1万 · 2017-11-25 09:12

本帖最后由 zyj9490 于 2017-11-25 09:15 编辑

毛毛狗呀发表于 2017-11-24 17:24
假设R1上的电流为I1，R98上的电流为I2
因为正相和反相的输入端近似相等，则有VCC-R1*I1=VCC-R98*R2
代入R ...

计算对的，电路参数有问题。如果作为模拟信号取样，这个电路参数是有问题的，如作为比较信号，作为有负载与无负载的分别，另当别论，不知LZ的后级的什么功能呢？

1万 · 2017-11-25 09:36

毛毛狗呀发表于 2017-11-24 21:41
你的计算结果应该是不对的。
CURR_DIV（即R81上的电压）是不可能超过3.3V的。因为这个电压要进入一个工作 ...

那个VD22就是防止比较器得到的电压超过3.3V；
输出到比较器，应该就是为了判断负载的电流有没有超过某个值

只看该作者 · 2017-11-25 21:23

lfc315 发表于 2017-11-25 09:36
那个VD22就是防止比较器得到的电压超过3.3V；
输出到比较器，应该就是为了判断负载的电流有没有超过某个 ...

嗯，VD22应该就是起电压钳制作用的，使CURR的电压不会超过3.3V+0.7V

只看该作者 · 2017-11-25 21:38

玄德发表于 2017-11-25 00:20
现在说吧，只说核心内容：

电路核心是这样的：

不好意思，今天陪家人了，没及时看帖。
很感谢你愿意跟大家分享，也同样感谢其他回帖的兄弟们。
回归这个电路哈：
你的结论是I=i，因为三极管的基极电流为0。
如果基极电流为0，那么根据基尔霍夫定理，对于三极管这个节点，你的结论是没有问题的。
怎么判断三极管的基极电流为0的呢？另外，如果三极管的基极电流为0，那么该三极管的E,C间还能导通吗？
另外，如果i=I的话，根据产品实测结果来看（请参照我在12楼的回复），这个结果似乎是有问题的。
求大侠继续赐教！