Вимірювання двополярного струму при однополярному живленні струму шунта
При роботі з батарейним живленням для обробки біполярного сигналу часто доводиться вирішувати проблему забезпечення негативного зміщення підсилювачів та АЦП. Крім стандартних індуктивних DC/DC перетворювачів у таких випадках можливе застосування схеми реалізує DC/DC перетворення на конденсаторах, що перемикаються, наприклад TL7660 від Texas Instruments. TL7660 є КМОП перетворювач і дозволяє реалізувати негативну напругу за допомогою двох зовнішніх конденсаторів. Таке рішення дозволяє обійти питання, які часто виникають під час використання перетворювачів з індуктивністю: вартість, розміри плати, сумісність EMI.
Нижче як приклад представлено рішення з використанням підсилювача INA826 для вимірювання струму шунту, що протікає у двох напрямках. Вимірюваний струм протікає між входом Input та «землею» через шунт R2. Для забезпечення вимірювання в обох напрямках на INA826 подається двополярне живлення, негативна складова якої отримана на TL7660. У наведеному прикладі коефіцієнт посилення вхідного сигналу підсилювача 100 забезпечує вихідний сигнал в діапазоні 350 мВ ... 3.5 при зміні струму від 1 А до 10 А. У разі необхідності ці параметри можна підправити, змінивши або номінал шунту, або коефіцієнт посилення. Коефіцієнт посилення задається номіналом резистора R3 і дорівнює:
Вимір струму шунта підключеного до землі при однополярному живленні
При стандартному включенні, як у наведеному прикладі, TL7660 дозволяє отримати фіксовану негативну вихідну напругу, що дорівнює вхідному, що не завжди зручно.
Схема формування керованої негативної напруги на мікросхемі з конденсаторами, що перемикаються.
Невелика зміна стандартної схемивключення дозволяє отримати схему з можливістю регулювання вихідної напруги в діапазоні -1.5…-10 В. Регулювання здійснюється за рахунок зміни номіналів резисторів у зворотному ланцюзі доданого LDO. Запропонована схема, крім перетворення напруги, має додатковий функціонал: додано можливість переходу в режим сну і можливість супервізора. При зменшенні вихідної напруги більше ніж 6% від номіналу на виведенні ERROR з'явиться сигнал низького рівня. Значення вихідної напруги у представленій схемі визначається співвідношенням резисторів R1 і R2 і дорівнює:
На вхід даної схеми (Uвх) можна подати напругу до 10, що визначається максимально допустимими параметрами мікросхеми.
Залежно від вихідного струму та вхідної напруги як перетворювач можна використовувати будь-який інший перетворювач Texas Instruments з подібним функціоналом. Це ж стосується і використовуваного LDO. При використанні інших елементів слід звернути увагу на обмеження пов'язані з максимальними робочими напругами і також стежити, щоб різниця Uвх і Uвих не перевищувала максимально можливої вхідної напруги LDO.
Порівняльна характеристика перетворювачів на конденсаторах, що перемикаються: