СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-3

В ВЕДЕНИЕ Измерение тока является важной функцией, необходимой для высо коточного управления с обратной связью в таких приложениях, как управление двигателем, соленоидом, электропитанием и инфраструктурой связи. Оно охватывает диапазон от оп ределяющих безопасность авто мобильных и промышленных прило жений до карманных приборов, где мощность и эффективность являются жизненно необходимыми. Высокоточ ный контроль тока позволяет разра ботчикам получать важную оператив ную информацию, такую как момент двигателя, основанный на токе двига теля, КПД преобразователя постоянно го тока, ток смещения мощного МОП транзистора с боковой диффузией (LDMOS) базовой станции, или диаг ностическую информацию, такую как короткие замыкания на землю. Чтобыпонять ключевые компромис сы, параметры и задачи, стоящие пе ред разработчиками системы при вы боре наиболее точного, рентабельного датчика тока для печатной платы, под робно рассмотрим измерение тока в мониторинге тока смещения МОП транзистора в усилителях мощности базовой станции сотовой связи и дру гих характерных приложениях. Мониторинг тока является необхо димым в усилителях мощности базо вой станции, особенно вместе с более сложными методами модуляции, ис пользуемыми в 3G и LTE, где отноше ние пиковой мощности к средней из меняется от 3,5 дБ (примерно 2,2 : 1) для 3G W CDMA до 8,5 дБ (примерно 7,1 : 1) для LTE OFDM, по сравнению с 3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2011 Измерение тока в широком динамическом диапазоне: три схемных решения Нил Жао, Веншуай Ляо и Генри Сино (США) Перевод Андрея Данилова В статье проанализированы схемы измерения тока, реализованные на базе ИС компании Analog Devices. Даны рекомендации по выбору элементной базы и номиналов пассивных компонентов. Приведены результаты испытаний. дБ (примерно 2 : 1) для наиболее расп ространённого стандарта 2GGSM с од ной несущей. Одной из функ ций замкнутой системы управления с обратной связью является измерение токаМОП транзистора, которое позво ляет устанавливать его напряжение смещения для правильной модуляции при данноймощности выхода. Как пра вило, этот постоянный ток смещения имеет широкий динамический диапа зон с учётом средней, максимальной или минимальной нагрузки. Для раз работчика это означает, чтонеобходим точный датчик для измерения тока в диапазоне от 50 мА (или только 15 мА)* до 20 А, когда напряжение стока МОП транзистора изменяется от 28 до 60 В. Использование шунтирующего ре зистора для измерения этого тока означает, что разработчик ограничен очень малым шунтом, который не бу дет рассеивать слишком много мощ ности, когда ток МОП транзистора со ставляет 20 А. Например, даже шунт в 10 мОм будет рассеивать 4 Вт при мак симальном токе. Хотя доступнышунтирующие резис торы, способные оперировать такой мощностью, более низкое рассеивание мощности может быть и требованием платы. Но выбор столь низких значе ний сопротивления означает, что при низких токах, например 50 мА, напря жение на шунте 10 мОм чрезвычайно мало (500 мкВ), что делает его пробле мой для точного измерения – при по мощи схемы, которая также должна выдерживать высокое синфазное на пряжение. Эта статья фокусируется на схемных решениях для измерения тока, кото рые могут помочь разработчикам точ но отслеживать постоянные токи в широком диапазоне в присутствии высоких синфазных напряжений. Особое внимание также будет уделено температурному параметру. Этот важ ный параметр часто нелегко калибро вать, но он должен быть учтён при эксплуатации усилителей мощности вне помещений. Ниже описаны три возможных подхода к решению– в по рядке возрастания сложности проекта, – которые обеспечивают высокоточ ное измерение тока с высоким разре шением для различных приложений: 1. Использование дискретных компо нентов, таких как ОУ, резисторы и стабилитроны, для построения дат чика тока. Это схемное решение в качестве ключевого компонента ис пользует усилитель с нулевым дрей фом AD8628; 2. Достижение повышенного уровня интеграции при помощи высоко вольтного двунаправленного мони тора токового шунта, такого как AD8210, с дополнительными внеш ними компонентами для расшире ния динамического диапазона и точ ности; 3. Использование специализирован ного прибора, такого как AD8217, удобный в применении, высокоин тегрированный датчик тока с нуле вым дрейфом, работающий в диапа зоне входного синфазного напряже ния от 4,5 до 80 В. К ОНФИГУРИРОВАНИЕ СТАНДАРТНОГО ОУ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА ПРИ БОЛЬШОМ СИНФАЗНОМ НАПРЯЖЕНИИ Рисунок 1 показывает дискретное схемное решение на основе ОУ с ис пользованием AD8628. Аналогичную схему можно реализовать и с другими ОУ, но требуется особое сочетание па раметров, таких как низкое напря Печатается с разрешения Analog Devices (www.analog.com ) *В соответствии с группой стандартов антенного интерфейса (AISG) 1.1. © СТА-ПРЕСС