转变电流传感器的便宜电压

作者 Alex Latham，系统工程师
Allegro MicroSystems 公司

大多数 Allegro^® 单向电流传感器 IC 进行了微调，以便使零安培输出出现在 0.1 × V_CC 时。0.1 × V_CC 时具有输出电压的优势是输出可在达到饱和前在低于此值的位置进行摆动，从而使用户能够测量零安培和略偏负值的电流。如果 Allegro 要试图在零安培时将输出微调到零伏，则部件的输出驱动器将在超过零伏时达到饱和，从而难以测量非常接近零安培的电流。此应用说明记录了一个简单的运算放大器电路，该电路可用于减掉许多 Allegro 电流传感器 IC 的 0.1 × V_CC 偏移，以及将偏移电压转变成任何所需的值。

应用电路

图 1 显示了一个简单的差分运算放大器电路，该电路可用于将此偏移从 Allegro 单向电流传感器 IC 中消除。

图 1：具有差分运算放大器并可消除 0.1 × V_CC 的内置偏移的电流传感器。可使用加法放大器来增加此偏移。

必须选择电阻，以便 ：

此示例说明了如何将 0.1 × V_CC 的内置偏移从 IC 的输出中减掉。通过选择正确的电阻值，V_CC 的任何分数值均可从 IC 的输出中减掉。

描述此差分运算放大器的方程式为：

将方程式 1 和 2 相结合意味着：

和

选择 R1 至 R4 的数值以便使它们满足方程式 3 和 4 将在该传感器中实现正确转变。示例值为：

尽管此电路配置将减掉该传感器 IC 的内在偏移，但输出电压 V_SHIFTED 将在零安培时不完全等于零。这是由于外部运算放大器在大于零的某个电压值时达到饱和。因此，使用尽可能接近真正轨对轨运算放大器的运算放大器或者为其提供足够的负极电源（而不是接地）非常重要。

这些类型的运算放大器可立即获得，并且可提供比大多数 Allegro 传感器 IC 的输出更出色的轨对轨性能。这是由于 Allegro 传感器 IC 的输出级正在加以优化，以便提供与感应的电流成比例的更高线性的模拟输出，而不是轨对轨功能。

上述电路用于转变 ACS713-30A 的输出，以便使其没有内在偏移电压。图 2 中给出了示意图。

图 2：具有输出位移电路的 ACS713 示意图

为使该电路的输出在零安培时获得尽可能接近零伏的电压值，使用了轨对轨运算放大器 AD823AN。图 3 显示了按预计方式工作的位移电路的示波器轨迹，图 4 显示了图 3 的放大视图，从而突出显示了该位移电路输出的饱和情况。该运算放大器只能降到近似 30 mV。由于 ACS713-30A 的灵敏度为 133 mV/A，这相当于约 225 mA，非常接近转变的输出达到饱和时的电流水平，因此这展示出了预计行为。

图 4：图 3 的放大视图。注意，该位移电路的输出电压 V_SHIFTED 在电流 I_SENSED  变为零之前达到饱和。

版权 ©2012, Allegro MicroSystems 公司

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参考：AN296092-AN