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[参考译文] AMC1302EVM:在使用分流电阻器设置获取精确电流测量时遇到问题

Guru**** 1703840 points
Other Parts Discussed in Thread: AMC1302EVM, AMC3330, AMC1302, AMC3302
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1117431/amc1302evm-having-trouble-getting-accurate-current-measurements-with-a-shunt-resistor-setup

器件型号:AMC1302EVM
主题中讨论的其他器件: AMC3330AMC1302AMC3302

我使用两个 AMC1302EVM 来表征直流电机的特性。 一个测量电机电压、另一个测量电机电流。 我将放大器的输出连接到 DAQ 模块上的差分输入、该模块根据我使用的特定电阻分压器网络计算电压和电流测量值。 在这个设置中、我的电流测量精度一直存在问题。 当电机处于全速并消耗最大电流时、测量结果与电机消耗的实际电流存在8%的相对误差(使用 DMM 进行确认)。 在25%的功率下、它们相对于实际消耗的电流具有大约30%的相对误差。 从25%的电机功率变为100%并观察测量的电流值和实际电流值、似乎存在指数衰减相对误差关系。 我觉得问题是我的分流电阻器、因为我选择的值是0.005ohm。 使用该电阻器时、我首先遇到了将电阻器桥臂连接到 EVM 板的导线问题、因为导线的电阻与分流器的电阻相当、导致实际电压的缩放版本馈入 EVM。 但是、即使在没有添加导线的情况下将电阻器桥臂直接连接到 EVM 板中、我仍然看到这种30%-> 8%的相对误差趋势。 我想调整分流电阻器的大小可能会有所帮助、但由于 EVM 的最大输入电压范围为+/- 50mV、电机在最大速度下消耗约3A、因此我可以使用的最大电阻器不超过该范围大约为0.017欧姆、 它与我的原始分流器处于相同的数量级。 我想知道 TI 是否有任何关于如何使用更大的分流电阻器来设置电阻分压器网络的建议、这些建议会导致更精确的电流测量、或者是否有其他方法可以缓解此问题、也许可以在 EVM 本身上解决。 我的 EVM 设置图如下所示、其中 RSI 是用于电流测量的分流电阻器、M+和 M-是我的电机端子。  

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    你好、Aleks、

    标记为绿色的连接是问题:

    所有电机电流都沿着该连接流动、并且该连接上的不必要压降会向分流电压添加失调电压。

    更多要点:

    使用四端分流器:

    2.为什么使用分压器进行由三个电阻器组成的电压测量?

    3.为什么不将输入分压器的接地端子(由两个电阻器组成)连接到电源接地? 这将改善合适隔离放大器的共模输入电压情况、还有助于为该隔离放大器正确供电。 这样、您就可以得到两个完全分离的测量圆、从而避免这种不合适的"绿色"连接并大幅简化测量。

    Kai

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    你好、Aleks、

    与 Kai 类似、我对您的测试设置有一些顾虑。  

    我想指出图8-1。 光伏逆变器应用中的 AMC3302示例方框图。 此图显示了用于电流测量的 AMC3302和用于电压测量的 AMC3330。  请注意、AMC3302与 AMC1302是同一信号链、但具有集成式直流/直流转换器、类似于 AMC1302EVM 上的额外电路。 AMC3302无需建立外部高侧电源、因此极大地简化了设计。  

    对于电流测量、您可以看到分流电阻器与负载串联、输入端连接在分流电阻器上。 此外、请注意、HGND 连接(AMC1302上的 GND1)也连接到负极端子、以帮助实现共模抑制并确保输入保持在输入共模范围内。 请在您的设置中建立此连接。 如 Kai 所述、使用4端子分流器有助于提高精度。 请参阅此模拟工程师电路: https://www.ti.com/lit/an/sbaa349/sbaa349.pdf 和本应用手册,获取有关确定分流电阻器大小的帮助: https://www.ti.com/lit/an/slyt810/slyt810.pdf

    此 Excel 计算器可帮助估算所需的分流电阻器瓦数和预期的电流感应器件精度 :https://www.ti.com/lit/zip/sbar020

    对于电压测量、有一个与负载并联的电阻分压器网络。 同样、HGND 连接到 INN、以帮助实现共模抑制并确保输入保持在输入共模范围内。 AMC3330具有+/-1V 输入范围和高输入阻抗输入。 由于感应电阻器与输入电压范围并联、因此这两个方面都有助于进行电压测量。 可以使用 AMC1302或 AMC3302等较低输入阻抗器件测量电压、但需要额外的设计工作量、如果不执行增益校准、精度可能会有其他变化、因为输入阻抗可能会因工艺变化而变化+/-15%。 本应用手册介绍了电压检测方法: https://www.ti.com/lit/an/sbaa350a/sbaa350a.pdf

    此 Excel 计算器可帮助估算预期 的电压检测器件精度。 请注意、该器件同时包含 R3的差分和差分配置: https://www.ti.com/lit/zip/sbar013

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    感谢您回来、我只是想澄清几点。 对于"绿色"连接问题、您是否意味着将电机并联到电阻分压器网络的物理引线可能会导致不可忽略的压降、从而影响电流分流电阻器上的电压以及测量的电流? 我也有点困惑您对第3步的建议。 我最初确实遇到了共模问题、但我短接了 EVM 板上的电容器焊盘(AMC1302用户手册中的 C4)以创建从 INN 到 GND1的路径、这似乎解决了问题。 我认为这与你 在3中提出的建议相同、但如果你意味着其他事情、请告诉我。  

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    你好、Aleks、

    您正在使用两个 AMC1302EVM? 如果您使用同一电源为它们供电、则可能会发生接地冲突。

    这就是 Alexander 推荐 AMC3302而不是 AMC1302的原因。

    Kai

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    你好、Aleks、Kai、

    EVM 上还有隔离式变压器、可通过 JP1提供 AMC1302的高侧电源。  

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    我认为这两个放大器都不存在电源问题。 起初、我确实遇到了高侧电源问题、但在 TI 建议将高侧接地连接短接至 INN 之后、这解决了我遇到的共模问题。 目前、高侧通过 AMC1302上的隔离式变压器由 DAQ 供电、而 EVM 上的 GND1短接至 INN 以定义共模。 今天、我尝试一次只使用一个 AMC1302EVM 来排除可能的接地冲突、正如您所建议的那样、但我的相对误差仍然保持不变。 在后续步骤中、我想了解对分流器进行重新调整是否可以解决此问题、但正如我在前面所述、在保持在 EVM 输入范围内时、我可以选择的最大电阻约为17mil、 与我的旧分流电阻器大小处于相同的数量级。 TI 是否建议采用其他方法来设置电阻分压器网络以测量电流?

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    你好、Aleks、

    可以设计 一个与分流电阻并联的电阻分压器电路、然后测量产生的电压比例。 但是、请确保分流电阻器具有 可接受的功率耗散额定值。 对于连续运行、我建议不要超过额定电流的2/3。