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[参考译文] 用于感应输出电流的 OPAMP 计算

admin
Guru**** 2538930 points
Other Parts Discussed in Thread: LM324, LM358, TLV9001

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/729889/opamp-calculation-for-sensing-output-current

主题中讨论的其他器件：LM324、 LM358、 TLV9001

大家好、

  今天，我参加了 TI 技术巡回展，听说运算放大器的失调电压会影响精度。 我对计算不太熟悉。 我想为您提供我的参数、以检查它   是否起作用。

 我们为 MCU 使用电流互感器和 LM324来计算输出电流(交流)。

 该电路如下所示。

 L2和 N2连接到 我们的输出。 CT401的端子4-1为1000转，端子6-5为1转。

 将 I+和 I-连接到 LM324以生成信号、供 MCU (STM32F030C8T6TR)计算输出电流。

 我们的电流精度标准为3%、我们的参数是否存在任何问题？

 或者，我们也可以使用 MCU 转换基准电压，以避免 OPAMP 的失调电压影响电流精度。

 非常感谢您的耐心和回应。

此致

Mitch  

 

  • 0
    TI__Guru**** 2538930 points
    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。
    您好 Mitch、

    考虑这一点最简单的方法是在系统中没有电流时。 在这种情况下、输出端的电压将为：

    V_noload =增益*Vos

    这意味着、如果您的输入电流电平产生的电压接近 V_noload 的幅度、那么您将具有高误差。 根据系统的容差、您可以精确感应的最低电流将发生变化。 例如、如果您可以接受10%的误差、则您希望最小电流生成比 V_n负载 大10倍的电压、因为您的输出电压将是 V_noload+V_load。

    您能告诉我您的最小和最大电流是多少？

    谢谢、
    Paul
  • 0
    TI__Guru**** 2538930 points
    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。
    尊敬的 Paul：

    非常感谢您的快速回复。

    我们的应用是 UPS、因此我们的规格没有最小电流。

    (我们的固件工程师说最小感应电流大约为2.05mA，我不确定这是否有帮助。)

    最大电流为3A (rms、输出电流为交流电)。

    谢谢你。

    此致
    Mitch
  • 0
    TI__Guru**** 2538930 points
    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。

    您好 Mitch、

    使用1：1000电流互感器时、3A 的输入电流将在次级侧提供3mA 的电流、从而使127欧姆感应电阻器上的电压为381mV。

    如图所示的电路的增益为15.4k/20k = 0.77、因此对于最大电流情况、输出电压为381mV*0.77 = 293mV。

    LM358在最坏情况下的偏移为7mV、因此在无电流情况下、输出电压将为5.4mV、表示电路中的误差。 在最大电流情况下、您的误差为(293+5.4)/293 - 1 = 2%

    该电路可感测低至54mV/0.77/127Ohm*1000 = 0.55A、误差为10%。 任何小于该值的电流都将具有更高的误差。

    希望电流互感器详细信息和电路详细信息正确无误、如果您看到任何错误或我误解了某个错误、请告知我们。 为了提高精度、最好选择具有较低失调电压的器件。 TLV9001等器件是较新的器件、具有更好的失调电压规格、并且能够比 LM358更好地执行此任务。

    最棒的
    Paul

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    TI__Guru**** 2538930 points
    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。
    尊敬的 Paul：

    非常感谢您的清晰详细解释。

    (BTW，我使用的是 LM324而不是 LM358，但我认为参数是相同的)

    我只剩下两个问题。

    1.您提到的计算“54mV/0.77/127Ohm*1000 = 0.55A，误差为10%”
    我不确定为什么是54mV 而不是5.4mV、为什么是10%误差。

    2.如果我们使用 MCU 转换基准电压以避免 OPAMP 的失调电压影响电流精度。
    是否有任何副作用？
    环境温度相关的问题或其他问题？

    谢谢你

    此致
    Mitch
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    TI__Guru**** 2538930 points
    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。

    抱歉、我的10%误差示例不清楚、让我澄清一下：

    如果我们想了解什么输入电流电平有10%的误差、我们会这样做：

    偏移导致的输出误差电压= 5.4mV

    误差为10%时的输出电压= 5.4mV/0.1 = 54mV

    总输出电压=输出失调电压误差+输出电流分流电压= 5.4mV + 54mV = 59.4mV

    误差=(实际值/所需值)-1 = 59.4mV/54mV - 1 = 10%

    从这里、我们可以重新计算导致输出电压54mV 的输入电流电平：

    输入电压=输出电压/增益= 54mV/0.77 = 70.13mV

    输入电流(变压器次级)=电压/分流= 70.13mV/127欧姆= 0.552mA

    输入电流(变压器初级)=次级电流* 1000 = 0.55A

    关于第二个有关基准电压漂移的问题、这不会消除失调电压的误差、因为它会增加您的基准电压、并且仍然显示在输出上。 例如、如果您将基准电压降至1.60V、那么现在您的无电流条件理想情况下应在输出端提供1.60V 电压。 但偏移将会显示、并导致该值不是1.60V。 调整基准电压的另一个问题是每个运算放大器的失调电压将会不同。 有些将是负的、有些是正的、有些是小的、有些是大的、所以除非您打算针对每个系统进行调整、否则这并不是真正可行的。 更实用的方法是在系统组装完毕后进行校准。  

    最棒的

    Paul