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如何設計高性能低側電流感應設計中的印刷電路闆

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如何設計高性能低側電流感應設計中的印刷電路闆

發布日期:2018-04-16 作者:admin 點擊:

在之前的文章中,我向大家介紹了如何借助低側電流感應控制電機,并分享了為成本敏感型應用設計低側電流感應電路的三個步驟。在本篇文章中,我将介紹如何使用應用印刷電路闆PCB)技術,采用一款微型運算放大器 (Op amp)來設計精确的、低成本的低側電流感應電路。
 
圖1是之前的博客文章引用的低側電流感應電路原理圖,圖一中使用的是TLV9061超小型運算放大器。
 
圖1:低側電流感應原理圖
 
 
 
公式1是計算圖1所示電路的傳遞函數:
 
(1)
 
其中
 
精确的低側電流感應設計對印刷電路闆的設計有兩大要求。首先要确保分流電阻(Rshunt)直接連接到放大器的同相輸入端和RG的接地端,這通常被稱為“開爾文接法”(Kelvin connection)。如果不使用開爾文接法,會産生與分流電阻(Rshunt)串聯的寄生電阻,導緻系統産生增益誤差。圖2顯示了系統中寄生電阻的位置。
 
圖2:與分流電阻(Rshunt)串聯的寄生電阻
 
公式2是計算圖2中電路的傳遞函數:
 
(2)
 
第二個設計要求是要将電阻RG的接地端盡可能地靠近分流電阻(Rshunt)的接地端。當電流流過印刷電路闆的接地層時,接地層上會産生壓降,緻使印刷電路闆上不同位置的接地層電壓出現差異。這會使系統出現偏移電壓。在圖3中,連接到RG的地面電壓源符号代表了地電位的不同。
 
圖3:接地層電壓差異
 
公式3是計算圖3所示電路的傳遞函數:
 
(3)
 
圖4顯示了正确的印刷電路闆布局示意圖。
 
圖4:正确的布局示意圖
 
圖5展示了我之前建議的适合低側電流感應設計的印刷電路闆布局。頂層是紅色,底層是藍色的。印刷電路闆布局中的R5和C1指示負載電阻和去耦電容應該放置的的位置。
 
圖 5:正确的低側電流感應印刷電路闆布局
 
需要注意的是從分流電阻(Rshunt)發出的軌迹線使用開爾文接法且RG盡可能靠近分流電阻 (Rshunt)。您能夠使用小型(0.8mm×0.8mm)五引腳X2SON封裝的TLV9061運算放大器将所有無源器件放置在頂層分流電阻的兩個焊盤之間。您可以從這裡方便地将底層的分流電阻(Rshunt)線路穿過通孔與頂層的同相引腳和RG連接起來。
 
在您今後為低側電流感應設計印刷電路闆布局時,請務必遵循以下準則,以減少設計中潛在的錯誤:
 
·在分流電阻(Rshunt)上使用開爾文接法。
 
·RG盡可能放置在靠近分流電阻(Rshunt)接地端的地方。
 
·去耦電容盡可能靠近電源引腳。
 
·至少要有一個可靠的接地層。
 
了解更多有關使用X2SON封裝設計印刷電路闆布局的信息,請參閱應用報告“使用TI X2SON封裝進行設計和制造”。
 


相關标簽:印制電路闆

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