如何测量1uA-1.5A这样跨度的电流

zhqsoft · 发表于 2021-1-22 17:08

本帖最后由 zhqsoft 于 2021-1-22 17:17 编辑

donglele2005 发表于 2021-1-22 15:21
我就是这么干的啊
基础是10欧姆电阻弄运放检测电阻压降
超过50mv开启mos接地把47毫欧电阻接地并联采 ...

感觉成本太大。
今天想到一种方法可以在低成本的情况下实现超大量程。
主要设计是两个量程0.000ma-5.000ma，0.000A-5.000A.
使用双运放分别放大两个采样电压。其中大电流用负反馈放大。小电流用正反馈大比例放大。两个采样串联。运放在单电源模式下可以采样大概-0.2V的电压。所以方案可行。
小电流可以做精确的模拟地大比例放大。所以两个采样电阻可以使用很小（整个方案内阻<20mR）。
能够实现双量程测试。而且是无缝量程没有切换动作。只是软件上来调用两个运放的输出值。
大概12位ADC的单片机就可以做出上述量程的动态电流表。

如果选用外置16位ADC。可以作到6ma分辨率0.1uA。
截图202101221714037600..png

2uV失调的运放不过2块钱。成本可以很好的控制。
小电流基本上只是看设备睡眠和待机下的电流，一般便携设备很少会超过5ma。运行电流5ma以上直接用1ma分辨率足以（10ma和11ma基本没啥区别价值）

小蘑菇 · 发表于 2021-1-22 17:50

我有个方案，在申请专利，哈哈哈哈哈

501 · 发表于 2021-1-24 11:26

不知道自动切换电路如何制作。万用表里面X1 X10的切换不知道是怎么实现的

locky_z · 发表于 2021-1-27 11:56

本帖最后由 locky_z 于 2021-1-27 12:01 编辑

我设计了一个4档电流量程测量电路,满量程分别时5A/147mA/5mA/147uA

采样电阻两档,分别0.05欧/50欧,再叠加1/33倍放大.
因为开关内阻(无论MOS管还是继电器)相对于0.05欧采样电路来说已经是不可忽略了,因此再增加了一个AO3400作为切换.
LR7843导通时,AO3400也导通,运放的输入连接到0.05欧采样电阻,不受LR7843的内阻影响.
LR7843断开时,AO3400也断开,运放的输入是50欧上的电压.
满量程时的电流采样电阻电压不超过0.25V,并且还有两个二极管钳位,因此MOS管的寄生二极管不会导通,不会对测量有影响.

放大电路用MOS管切换,分别是1倍和34倍,

因此组合起来这4档量程分别是

0.05//50欧 5A       运放输入端电压0.25V    x1倍    满刻度电压0.25V
0.05//50欧  147mA  运放输入端电压7mV    x34倍满刻度电压0.25V
50欧    5mA    运放输入端电压0.25V    x1倍    满刻度电压0.25V
50欧    147uA  运放输入端电压7mV    x34倍满刻度电压0.25V
因为需要放大0-7mV的电压,因此运放需要采用uV级别失调的运放,例如自动调零的运放GS8331等.

另外电路还采用AMC1200进行隔离,这样电路可以接到1000V的high-side端电路也能够测量,
考虑到运放输出很难输出Vee电位,因此用TL431 2.5V垫高运放输入以及AMC1200的输入端,因此输入为0时,也能满足要求.
MOS切换开关,只要能保持Vgs为正,DS就能通交流,因此这个电路能适应交流电流测量,没有强制两个I输入端的极性.
电流量程b1/b0切换用光耦就OK了,这里没有再画出来.

905377346 · 发表于 2021-1-28 08:48

左边两个二极管有点问题吧，如果两个二极管有一个导通了，那么在50R电阻两端的压降就是将近0.7V,即使电流变大这个压降也只会改变一点点，那么通过 V50R压降/50R并不等于电路实际的电流啊

locky_z · 发表于 2021-1-28 08:55

本帖最后由 locky_z 于 2021-1-28 08:57 编辑

905377346 发表于 2021-1-28 08:48
左边两个二极管有点问题吧，如果两个二极管有一个导通了，那么在50R电阻两端的压降就是将近0.7V,即使电流变 ...

这个电路设计上就是按照250mV就满量程来设计.因此正常输入是小于250mV的,此时二极管不通的.
在输入端并联两个大电流二极管主要就是为了保护.

905377346 · 发表于 2021-2-2 09:05

几个开始设计的大佬们做出来的效果咋样啊

zhqsoft · 发表于 2021-2-2 12:34

905377346 发表于 2021-2-2 09:05
几个开始设计的大佬们做出来的效果咋样啊

方案已经验证。可行并满足基本要求。
https://oshwhub.com/article/yi-z ... -biao-she-ji-sai-lu

501 · 发表于 2021-2-2 23:15

这两个电阻串联，电流1A的时候已经压降10V了，GNDIN,GNDOUT是怎样接入整个系统的呢？

zhqsoft · 发表于 2021-2-3 13:29

501 发表于 2021-2-2 23:15
这两个电阻串联，电流1A的时候已经压降10V了，GNDIN,GNDOUT是怎样接入整个系统的呢？ ...

仔细阅读文章说明哦。10.01欧量程只有5ma。设置超过6ma直接短路10R.整个线路只有0.01欧+mos内阻

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