Esta nota de aplicación describe cómo medir las corrientes de carga y descarga de la batería en teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles y accesorios USB utilizando amplificadores de detección de corriente, amplificadores diferenciales y amplificadores de instrumentación. Compara amplificadores de detección de corriente de lado alto y amplificadores diferenciales de lado bajo y recomienda criterios para seleccionar resistencias de detección de corriente. Los disyuntores de alto voltaje se describen como proveedores de protección contra sobrecorriente del sistema debido a fallas y cortocircuitos. Incluye circuitos de aplicación para una fuente de corriente lineal variable y una fuente de corriente programable de 0-5A.
La medición de corriente (es decir, el control de la corriente que entra o sale de un circuito electrónico) es una habilidad esencial para cualquier diseñador y se requiere en una amplia gama de aplicaciones. Los ejemplos de aplicación incluyen protección contra sobrecorriente, sistemas de 4-20 mA, cargadores de batería, controles LED de alto brillo, fuentes de alimentación de estación base GSM y control de motor de puente H donde es necesario conocer la proporción de corriente que entra y sale de una batería recargable. hay. (es decir, función de calibre).
A medida que más aplicaciones se vuelven portátiles, existe una demanda creciente de monitores de corriente dedicados que realizan sus tareas con baja corriente de reposo en paquetes pequeños. La discusión a continuación describe los monitores de corriente de lado bajo y lado alto e incluye su arquitectura y aplicaciones.
¿Monitor de lado alto o de lado bajo?
La mayoría de las aplicaciones de medición de corriente emplean el principio del lado bajo, donde la resistencia de detección se conecta en serie con la ruta de tierra (Figura 1), o el principio del lado alto, donde se conecta en serie con el cable vivo (Figura 2) . ). Estos dos enfoques ofrecen compensaciones en varias áreas. Las resistencias del lado bajo agregan resistencia adicional no deseada a la ruta de tierra. Sin embargo, los circuitos asociados con resistencias de lado alto deben manejar señales de modo común relativamente grandes. Además, si el pin GND del amplificador operacional en la Figura 1 hace referencia al lado positivo de RSENSE, entonces el rango de entrada de modo común debe extenderse por debajo de cero a GND – (RSENSE × ILOAD).
Sin embargo, no pase por alto los beneficios del enfoque del lado alto solo porque el circuito de medición del lado bajo es simple. Varias fallas pueden pasar por alto el monitor del lado bajo, lo que somete a la carga a un estrés peligroso no detectado (Figura 3). Tenga en cuenta que las cargas conectadas a través de la ruta A se monitorean, pero las conexiones incidentales a través de la ruta B pasan por alto el monitoreo. Un monitor de lado alto conectado directamente a la fuente de alimentación, por otro lado, puede detectar fallas aguas abajo y desencadenar la acción correctiva adecuada. Los monitores de lado alto también son adecuados para aplicaciones automotrices donde el chasis actúa como potencial de tierra.
Monitor lateral alto convencional
Anteriormente, muchas implementaciones de estos dos enfoques se basaban en componentes discretos o circuitos semidiscretos. En su forma más simple, un monitor de lado alto requiere un amplificador operacional de precisión y un puñado de resistencias de precisión. Un enfoque común para las mediciones del lado alto ha sido el uso de un amplificador diferencial tradicional. Se utiliza como amplificador de ganancia y cambiador de nivel del lado alto al suelo (Figura 4). Aunque este circuito discreto se usa ampliamente, tiene tres inconvenientes principales:
- La resistencia de entrada (igual a R1) es relativamente baja.
- Las entradas suelen mostrar una gran diferencia en la resistencia de entrada.
- Los resistores deben estar bien emparejados para obtener una relación de rechazo de modo común (CMRR) aceptable. La desviación del valor de resistencia del 0,01 % degrada el CMRR a 86 dB, la desviación del 0,1 % degrada el CMRR a 66 dB, la desviación del 1 % degrada el CMRR a 46 dB.
El monitoreo de corriente de lado alto ha forzado el desarrollo de muchos circuitos integrados nuevos para ese propósito. Por otro lado, las mediciones del lado bajo no han fomentado el desarrollo de muchos circuitos integrados nuevos e interesantes.
