电流电压转换芯片MAX472在电流检测器中的应用

（收稿日期：２００２－１１－１５）
流 ／ 电压转换电路在测试器中占有 头。经计算，Ｒｓｅｎｃｅ ＝０．１ ｍ Ω。设以
很重要的地位。
１ｍｍ 宽的印刷电路铜箔为例，测得
常用的电流测量方法是在被测 其电阻率为 ２ｍ Ω ／ｃｍ，这样在 ＡＢ
电路中串入精密电阻，通过直接采 探头并联在 １ｃｍ 铜箔线上时，流过
引言 根据测试系统的要求，往往需 要采集被测对象的各种参数，如过 渡过程的电压 Ｕ、电流Ｉ 等，这些量 的采集是至关重要的，它们直接影 响到整个测试系统的测试精度。 很 多场合需在被测系统工作时，对其 电流进行在线检测，因此如何无须 串入电流表，直接对被测器件进行 电流检测就相当重要。 常规测量电流 Ｉ 的方法存在测 量范围小、测量误差大等缺点。本 文介绍的在线电流检测器采用电 流 ／ 电压转换芯片 ＭＡＸ４７２，克服了 常规方法的缺点，实现了电流的高 精度测量。
中的应用 由于电流不能直接由Ａ／Ｄ 转换
并利用图３中Ｒ 与数厘米长的铜 ｓｅｎｃｅ
箔线并联，这样由于铜箔线ＡＢ段电
２ Ａｍｔｅｌ． ＡＴ８９Ｃ２０５１ Ｕｓｅｒ＇ｓ Ｍａｎｕａｌ
器转换，因此必须先将其转变成电 阻Ｒ 远远大于探头的输入电阻，从 ＡＢ
压信号，然后才能转换。所以，电 而强制将流经铜箔的电流分流至探
因此，流过探头电流为铜箔线
值又较大时，电阻的压降 电流的 ２０ 倍，检测误差为 ５％，若
对电路的带载能力将产生 ＡＢ 间距扩大到 ５ｃｍ，则检测误差为
较大的影响；当被测电流 １ ％ 。
很小时，从电阻上直接取
电流采样电阻Ｒ 的选择很重 ｓｅｎｃｅ
得的电压值又可能太小， 要，它决定了电压／电流的转换比
影响百度文库量准确度。因而，这 种直接测量的方法很难选
连，Ｓ Ｉ Ｇ Ｎ 反映被测电流的方向。 电路如图 ３ 所示。
ＳＩＧＮ 为低电平时，传感器两端的电
如需测量流经印刷底板某铜箔
参考文献
压为负。
线中的电流，可将探针 Ａ 和探针 Ｂ
１ 何立民《 ． 单片机应用系统设
并联在铜箔线上，而毋须切断铜箔 计》． 北京：北京航空航天大学出版
Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 在电流测量电路 或断开器件间的焊点串入电流表， 社．１９９０年
中的 Ｒ 、Ｒ 和 Ｒ 来调整 Ｐ， 从而
Ｇ１
Ｇ２
ｏｕｔ
获得较理想的Ｐ。理想Ｐ的获得是一
以上述的串电阻直接测量 个试凑计算的过程。 为获得较宽的
１．５Ｖ）
的方法不能满足本系统的要求。本 测量范围，在实际电路中，通过量
¥
Ｏ Ｕ Ｔ 端的输出电流 Ｉ ≤ ｏｕｔ
电路采用两探头触点并接到被测电
程切换，改变输入电阻。
益使其正输入端（＋）
与负输入端（－）有相
同的电位。故 Ｒ 的 Ｇ１
压降为：Ｉ ×Ｒ ，
ｌｏａｄ
ｓｅｎｃｅ
经过计算，电压 ／电
流转换的比例 Ｐ 由
下式给出：
Ｐ＝Ｖ ／Ｉ ＝Ｒ ｏｕｔ ｌｏａｄ ｓｅｎｃｅ
×（Ｒ ／Ｒ ） ｏｕｔ Ｇ１ 根据上式 Ｒ ｓｅｎｃｅ
取较小的值。通过
图 １ ＭＡＸ４７２ 工作原理图
ｓｅｎｃｅ
ｏｕｔ
运放 Ａ 工作，产生电流 Ｉ 从 Ｑ 的
１
ｏｕｔ
１
发射极流出。而此时运放 Ａ 是截止 ２
的，没有电流从Ｑ 流 ２
出。Ａ１的负输入端（－
电路的具体应用中，电路各参数具
体计算要满足该芯片技术条件要
求：
¥
ＯＵＴ
端的输出电压
Ｖ ＜（Ｖ －
ｏｕｔ
ＲＧ
）电位为：Ｖ ＝Ｉ ｐｏｗｅｒ ｌｏａｄ
×Ｒ ，Ａ 的开环增 ｓｅｎｃｅ １
１．５ｍＡ
流的电路上，达到测量的目的。
通过调研和实验，最后选用美
结语
系统构成
国 ＭＡＸＩＭ 公司最新生产的电流／
在线电流检测器中，采用电流／
系统硬件构成框图如图 ２ 所 电压转换器 ＭＡＸ４７２，其响应时间、 电 压 转 换 芯 片 Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 和
示。本检测器主要由电流检测电 线性度、漂移等指标均很理想，且 ＡＴ８９Ｃ２０５１ 单片机，可提高测量精
例Ｐ。对于较小的电流，Ｒ 的选择 ｓｅｎｃｅ
须使得Ｐ较大，才能使得转换得到
择一合适的阻值，以适应 的输出电压不至于太小而影响测量
电流变化范围较大的情况， 的准确度。而图２所示的 ＭＡＸ４７２
尤其是较小电流的准确测 的应用电路，正是可以通过调整其
图３ ＭＡＸ４７２在测试器中的应用
量。由于检测电流须在系 统工作的情况下进行，所
82 2003.3 电子设计应用 www.eaw.com.cn
的康铜丝制作。方框外面的部分是 以获得较大的输出测量电压Ｖ ，避 ｏｕｔ
用户可以根据自己的需要而改变的 免前述直接测量电流信号太小的缺
电路。其工作原理详述如下：
点；对于较大的电流，又不会对电
假定电流是从左向右（ 如图１ 路的带载能力产生较大的影响。在
中Ｉ 方向所示）流过电流采样电阻 ｌｏａｄ
Ｒ ，通过一电阻 Ｒ 接地。这样，
（Ｒ ／Ｒ ）把比例Ｐ ｏｕｔ Ｇ１
设置为一个合适的
值。对于小电流，可
图２ 硬件组成框图
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芯片应用
集电阻两端的电压来获得 铜箔线上的电流与探头电流之比
电流。这种方法的优点是 为：
测量简单方便。但当被测 电流较大而串入的电阻阻
Ｉ ／ Ｉ ＝Ｒ ／Ｒ ＝２０ ｌｏａｄ 铜箔 铜箔 ｓｅｎｃｅ
芯片应用
■ 上海同济大学 尹权 韩生廉
电流 ／ 电压转换芯片 Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 在 电流检测器中的应用
摘 要： 本文介绍一种在线智能检测电流电路，其中采用电流／电压转换芯片 ＭＡＸ４７２，可提高测量精 度，同时采用 ＡＴ８９Ｃ２０５１ 单片机实现智能化检测。
关键词：ＭＡＸ４７２；在线检测；ＡＴ８９Ｃ２０５１；Ａ／Ｄ 转换
路、Ａ／Ｄ 转换电路、ＡＴ８９Ｃ２０５１ 和 能适应大范围大电流的测量，经过 度，并且实现智能化检测。ＭＡＸ４７２
键盘显示部分组成。Ｍ Ａ Ｘ ４ ７ ２ 的 验证和测试，很好地满足了设计的 的应用电路中，调整合适的Ｐ，可获
ＳＩＧＮ 端口与 ＡＴ８９Ｃ２０５１ 的 Ｐ３．４ 相 要求。ＭＡＸ４７２ 在测试器中的应用 得较高的测量精度。■
ＭＡＸ４７２ 的工作原理
ＭＡＸ ４７２ 的工作原理如图１所
示。方框内的部分是该芯片的内部
结构，其中 Ａ 和 Ａ 是两个运算放大
１
２
器，构成差动输入，这样可以增强
抗干扰能力，提高小电流信号的测
量准确度；Ｑ 和 Ｑ 是两个三极管；
１
２
ＣＯＭＰ 是一比较器；Ｒ 是电流采 ｓｅｎｃｅ
样电阻，采用热稳定性好、漂移小