ZHCADY8 April 2024 TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SJ-Q1
在过流保护、更快的反馈控制环路以及电池和电源监控等各种应用中,通过低侧分流电阻器准确快速地检测负载电流至关重要。在低侧电流检测中,负载和地之间有一个检测电阻器。为了防止阻碍电流流动,检测电阻器具有较低的阻值,因此产生的压降较小。但是,为了便于模数转换器 (ADC) 进行上行转换,通常需要将分流电阻器上的小电压从几十或几百毫伏放大到几分之一伏甚至几伏。这种放大使 ADC 能够准确测量和处理电流信息,而 PGA 模块可以执行此任务。
图 2-6 展示了在高频 MOSFET 桥臂中使用 PGA 模块进行低侧电流检测的方案。尽管 1 类 PGA 支持低侧电流检测,但使用 2 类 PGA 有助于节省引脚来用于其他功能,例如 ADC 引脚以及数字输入和输出 (AGPIO)。
要优化电流检测信号链,必须根据 ADC 的电流范围和满量程输入范围选择适当的分流电阻值和放大器增益。选择正确的分流电阻值涉及到在测量精度与分流电阻器上的功率耗散之间找到适当的平衡。如果使用较大的分流电阻器,则在电流流过电阻器时,电阻器会产生更大的差分电压,由于放大器失调电压固定不变,因此产生的测量误差较小。但是,更大的信号也会导致分流电阻器上产生更大的功率耗散,这可能对功率耗散要求提出挑战。
此外,使用较小的分流电阻值会导致分流电阻器上的压降较小,从而降低了功率耗散要求。但是,这也可能导致测量误差增大,因为放大器的固定失调电压误差在信号中所占的比例会变得更加显著。
如果要在电路中实施低通滤波以消除任何高频噪声,可以将外部电容器与内部滤波电阻器 RFILT 结合使用。为此,您必须将外部电容器连接到 PGA 模块的输出引脚。这种外部电容器和内部滤波电阻器的组合可以形成一个低通滤波器,在衰减高频信号的同时允许低频信号通过。
同样的原理也适用于选择放大器增益,在选择放大器增益时必须确保尽可能地提高测量精度,同时尽量降低噪声。
在图 2-6 所示的电路中,放大器增益由 Rib 除以 Ria 的比值确定。如果分压电阻器 R1=Rib 且 R2=Ria,那么放大后的电压可以通过方程式 5 计算得出。
滤波器的截止频率可以使用方程式 4 估算得出。
如果要使用内部增益电阻器 Ria 和 Rib 来调整增益值,并选择合适的滤波电阻器 RFILT,您可以添加以下自定义代码片段。
//
// Gain
//
#define PGA_GAINVALUE PGA_GAIN_4
//
// Filter Resistor
//
#define PGA_FILTERVALUE PGA_LOW_PASS_FILTER_RESISTOR_50_OHM
//
// P-MUX selection
//
#define PGA_PMUXINPUT PGA_PMUX_POS
//
// N-MUX selection
//
#define PGA_NMUXINPUT PGA_NMUX_RTAP
//
// M-MUX selection
//
#define PGA_MMUXINPUT PGA_MMUX_NON_INVERTING_GAIN_VSSA
在该代码片段中,PGA_GAINVALUE 表示 PGA 模块所需的增益值,PGA_FILTERVALUE 表示滤波电阻器 RFILT 所需的值。请确保查阅特定器件的文档或参考手册以找到可用的 RFILT 和增益值,然后将 PGA_GAINVALUE 和 PGA_FILTERVALUE 替换为要在电路中使用的实际值。