ZHCAD82 应用手册 | 德州仪器 TI.com.cn

ZHCAD82 October 2023 MSPM0L1306

5.2 电流检测方法

在本部分中，我们将使用公式来说明如何通过更改图 5-1 中 R3 和 R4 的电阻值，采用动态增益设置进行电流检测。

方程式 1 展示了 OPA1 输出电压。I 是要测试的电流。Voffset 包含电压失调和偏置电流的影响。

方程式 1.

V_{o} = (\frac{V_{D A C + O P A 0} - I R_{S}}{R_{1} + R_{2}} * R_{1} + I R_{S}) (1 + \frac{R_{4}}{R_{3}}) + V_{o f f s e t} = (\frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}} V_{D A C + O P A 0} + \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} I R_{S}) \frac{{R_{3} + R}_{4}}{R_{3}} + V_{o f f s e t}

当 I = 0 时，记录 OPA1 输出电压作为电流计算的基准。这里使用 Vref 在方程式 2 中表示它。

方程式 2.

V_{r e f} = \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}} \frac{{R_{3} + R}_{4}}{R_{3}} V_{D A C + O P A 0} + V_{o f f s e t}

当 I != 0 时，OPA1 输出电压和 Vref 之间的差值将如方程式 3 所示。

方程式 3.

V_{o} - V_{r e f} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} \frac{{R_{3} + R}_{4}}{R_{3}} I R_{S}

进行这种减法后，您可以消除 Voffset 影响，并且可以使用方程式 4 计算电流。

方程式 4.

I = \frac{V_{o} - V_{r e f}}{R_{S}} \frac{R_{3}}{R_{4} + R_{3}} \frac{{R_{1} + R}_{2}}{R_{2}}

更改增益时需要考虑的是共模电压 (Vc)，因为更改增益设置会导致结构不对称。如果将 Vc 考虑在内，OPA1 输出电压可以如方程式 5 中所示。

方程式 5.

V_{o} = (\frac{V_{D A C + O P A 0} - I R_{S} - V_{c}}{R_{1} + R_{2}} * R_{1} + I R_{S} + V_{c} - V_{c}) (1 + \frac{R_{4}}{R_{3}}) + V_{o f f s e t} + V_{c} = (\frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}} V_{D A C + O P A 0} + \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} I R_{S}) \frac{{R_{3} + R}_{4}}{R_{3}} + V_{o f f s e t} + (\frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}} * \frac{{R_{3} + R}_{4}}{R_{3}} - 1) * V_{c}

要控制结构不匹配的影响，需要控制 Vc 的电压电平。这就是为什么您需要将 MCU GND 分配给靠近 PCB 布局上 Rs 的位置。