电流_电压转换芯片MAX472在电流检测器中的应用

１．５ｍＡ
流的电路上，达到测量的目的。
通过调研和实验，最后选用美
结语
系统构成
国 ＭＡＸＩＭ 公司最新生产的电流／
在线电流检测器中，采用电流／
系统硬件构成框图如图 ２ 所 电压转换器 ＭＡＸ４７２，其响应时间、 电 压 转 换 芯 片 Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 和
示。本检测器主要由电流检测电 线性度、漂移等指标均很理想，且 ＡＴ８９Ｃ２０５１ 单片机，可提高测量精
例Ｐ。对于较小的电流，Ｒ 的选择 ｓｅｎｃｅ
须使得Ｐ较大，才能使得转换得到
择一合适的阻值，以适应 的输出电压不至于太小而影响测量
电流变化范围较大的情况， 的准确度。而图２所示的 ＭＡＸ４７２
尤其是较小电流的准确测 的应用电路，正是可以通过调整其
图３ ＭＡＸ４７２在测试器中的应用
量。由于检测电流须在系 统工作的情况下进行，所
（Ｒ ／Ｒ ）把比例Ｐ ｏｕｔ Ｇ１
设置为一个合适的
值。对于小电流，可
图２ 硬件组成框图
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芯片应用
集电阻两端的电压来获得 铜箔线上的电流与探头电流之比
电流。这种方法的优点是 为：
测量简单方便。但当被测 电流较大而串入的电阻阻
Ｉ ／ Ｉ ＝Ｒ ／Ｒ ＝２０ ｌｏａｄ 铜箔 铜箔 ｓｅｎｃｅ
连，Ｓ Ｉ Ｇ Ｎ 反映被测电流的方向。 电路如图 ３ 所示。
ＳＩＧＮ 为低电平时，传感器两端的电
如需测量流经印刷底板某铜箔
参考文献
压为负。
线中的电流，可将探针 Ａ 和探针 Ｂ
１ 何立民《 ． 单片机应用系统设
并联在铜箔线上，而毋须切断铜箔 计》． 北京：北京航空航天大学出版
Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 在电流测量电路 或断开器件间的焊点串入电流表， 社．１９９０年
益使其正输入端（＋）
与负输入端（－）有相
同的电位。故 Ｒ 的 Ｇ１
压降为：Ｉ ×Ｒ ，
ｌｏａｄ
ｓｅｎｃｅ
经过计算，电压 ／电
流转换的比例 Ｐ 由
下式给出：
Ｐ＝Ｖ ／Ｉ ＝Ｒ ｏｕｔ ｌｏａｄ ｓｅｎｃｅ
×（Ｒ ／Ｒ ） ｏｕｔ Ｇ１ 根据上式 Ｒ ｓｅｎｃｅ
取较小的值。通过
图 １ ＭＡＸ４７２ 工作原理图
引言 根据测试系统的要求，往往需 要采集被测对象的各种参数，如过 渡过程的电压 Ｕ、电流Ｉ 等，这些量 的采集是至关重要的，它们直接影 响到整个测试系统的测试精度。 很 多场合需在被测系统工作时，对其 电流进行在线检测，因此如何无须 串入电流表，直接对被测器件进行 电流检测就相当重要。 常规测量电流 Ｉ 的方法存在测 量范围小、测量误差大等缺点。本 文介绍的在线电流检测器采用电 流 ／ 电压转换芯片 ＭＡＸ４７２，克服了 常规方法的缺点，实现了电流的高 精度测量。
ＭＡＸ４７２ 的工作原理
ＭＡＸ ４７２ 的工作原理如图１所
示。方框内的部分是该芯片的内部
结构，其中 Ａ 和 Ａ 是两个运算放大
１
２
器，构成差动输入，这样可以增强
抗干扰能力，提高小电流信号的测
量准确度；Ｑ 和 Ｑ 是两个三极管；
１
２
ＣＯＭＰ 是一比较器；Ｒ 是电流采 ｓｅｎｃｅ
ห้องสมุดไป่ตู้
样电阻，采用热稳定性好、漂移小
ｓｅｎｃｅ
ｏｕｔ
运放 Ａ 工作，产生电流 Ｉ 从 Ｑ 的
１
ｏｕｔ
１
发射极流出。而此时运放 Ａ 是截止 ２
的，没有电流从Ｑ 流 ２
出。Ａ１的负输入端（－
电路的具体应用中，电路各参数具
体计算要满足该芯片技术条件要
求：
¥
ＯＵＴ
端的输出电压
Ｖ ＜（Ｖ －
ｏｕｔ
ＲＧ
）电位为：Ｖ ＝Ｉ ｐｏｗｅｒ ｌｏａｄ
×Ｒ ，Ａ 的开环增 ｓｅｎｃｅ １
中的应用 由于电流不能直接由Ａ／Ｄ 转换
并利用图３中Ｒ 与数厘米长的铜 ｓｅｎｃｅ
箔线并联，这样由于铜箔线ＡＢ段电
２ Ａｍｔｅｌ． ＡＴ８９Ｃ２０５１ Ｕｓｅｒ＇ｓ Ｍａｎｕａｌ
器转换，因此必须先将其转变成电 阻Ｒ 远远大于探头的输入电阻，从 ＡＢ
压信号，然后才能转换。所以，电 而强制将流经铜箔的电流分流至探
路、Ａ／Ｄ 转换电路、ＡＴ８９Ｃ２０５１ 和 能适应大范围大电流的测量，经过 度，并且实现智能化检测。ＭＡＸ４７２
键盘显示部分组成。Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 的 验证和测试，很好地满足了设计的 的应用电路中，调整合适的Ｐ，可获
ＳＩＧＮ 端口与 ＡＴ８９Ｃ２０５１ 的 Ｐ３．４ 相 要求。ＭＡＸ４７２ 在测试器中的应用 得较高的测量精度。■
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的康铜丝制作。方框外面的部分是 以获得较大的输出测量电压Ｖ ，避 ｏｕｔ
用户可以根据自己的需要而改变的 免前述直接测量电流信号太小的缺
电路。其工作原理详述如下：
点；对于较大的电流，又不会对电
假定电流是从左向右（ 如图１ 路的带载能力产生较大的影响。在
中Ｉ 方向所示）流过电流采样电阻 ｌｏａｄ
Ｒ ，通过一电阻 Ｒ 接地。这样，
芯片应用
■ 上海同济大学 尹权 韩生廉
电流 ／ 电压转换芯片 Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 在 电流检测器中的应用
摘 要： 本文介绍一种在线智能检测电流电路，其中采用电流／电压转换芯片 ＭＡＸ４７２，可提高测量精 度，同时采用 ＡＴ８９Ｃ２０５１ 单片机实现智能化检测。
关键词：ＭＡＸ４７２；在线检测；ＡＴ８９Ｃ２０５１；Ａ／Ｄ 转换
中的 Ｒ 、Ｒ 和 Ｒ 来调整 Ｐ， 从而
Ｇ１
Ｇ２
ｏｕｔ
获得较理想的Ｐ。理想Ｐ的获得是一
以上述的串电阻直接测量 个试凑计算的过程。 为获得较宽的
１．５Ｖ）
的方法不能满足本系统的要求。本 测量范围，在实际电路中，通过量
¥
Ｏ Ｕ Ｔ 端的输出电流 Ｉ ≤ ｏｕｔ
电路采用两探头触点并接到被测电
程切换，改变输入电阻。
因此，流过探头电流为铜箔线
值又较大时，电阻的压降 电流的 ２０ 倍，检测误差为 ５％，若
对电路的带载能力将产生 ＡＢ 间距扩大到 ５ｃｍ，则检测误差为
较大的影响；当被测电流 １ ％ 。
很小时，从电阻上直接取
电流采样电阻Ｒ 的选择很重 ｓｅｎｃｅ
得的电压值又可能太小， 要，它决定了电压／电流的转换比
影响测量准确度。因而，这 种直接测量的方法很难选
（收稿日期：２００２－１１－１５）
流 ／ 电压转换电路在测试器中占有 头。经计算，Ｒｓｅｎｃｅ ＝０．１ ｍ Ω。设以
很重要的地位。
１ｍｍ 宽的印刷电路铜箔为例，测得
常用的电流测量方法是在被测 其电阻率为 ２ｍ Ω ／ｃｍ，这样在 ＡＢ
电路中串入精密电阻，通过直接采 探头并联在 １ｃｍ 铜箔线上时，流过