Предлагаемый вариант представляет резистивную схему измерения двунаправленного тока со стороны высокого напряжения. Шунтирующий резистор с малым значением сопротивления расположен последовательно с нагрузкой, ток которой необходимо измерить. Ток вызывает падение напряжения на резисторе, пропорциональное протекающему току. Схема ослабляет синфазное напряжение батареи, усиливает малое падение напряжение на резисторе и обеспечивает буферизированное выходное напряжение относительно земли, которое может быть использовано совместно с АЦП в областях управления питанием. Амплитуда выходного напряжения указывает на амплитуду тока нагрузки, а полярность напряжения указывает направление протекания тока. Данный метод позволяет контролировать токи заряда и разряда батареи любого химического состава, обеспечивая систему управления питанием достаточной информацией для управления профилем заряда. Если ток не удовлетворяет спецификации, то срок службы батареи уменьшается, а время простоя оборудования увеличивается.
Ток батареи контролируется выходом VOUT вне зависимости от того, заряжается батарея или разряжается. При зарядке напряжение VOUT становится меньше, чем VREF ‑ напряжение на выводе REF; при разрядке в нагрузку VOUT становится больше, чем VREF. Если напряжение питания равно 5 В, то делитель обеспечивает 2,5 В опорного напряжения для смещения выхода относительно земли. Напряжение на выходе становится выше 2,5 В, при токе, текущем в нагрузку, и ниже 2,5 В, при токе, текущем в батарею. Усилитель имеет усиление 20 В/В по отношению к напряжению на шунтирующем резисторе, а функция передачи схемы равна VOUT = (20 × VS) + VREF.
Для простоты и удобства, напряжение на выводе REF устанавливается равным половине напряжения питания (2,5 В) резистивным делителем. На практике между делителем и выводом REF должен быть установлен буфер для уверенности, что опорное напряжение приходит от источника с низким импедансом. Иначе нагрузка от внутреннего резистора создаст ошибку, а напряжение на выводе REF не будет равно половине напряжения питания как ожидается.
Данная схема не только уменьшает помехи, присутствующие на земле, а также позволяет обнаружить короткое замыкание батареи на системную землю. В данном случае выходное напряжение будет равно нулю.
Чоу Трэн, Analog Devices chau.tran@analog.com