复杂电流传感器应用中的系统带宽亚博尊贵会员 - yaboAPP亚博,yabo亚博网站,亚博电竞官网客户端

一种表征复杂电流传感器系统带宽的有效方法亚博尊贵会员

作者：韦德·布辛、瑞安·邓恩和凯西·汉普顿，
亚博棋牌游戏Allegro微系统有限责任公司

以一种可控的方式驱动高频、高安培数的电流是很有挑战性的。即使有合适的设备可用，由于负载条件或开关电路定时，应用程序独特的复杂系统也可能不允许轻易注入外部电流。

本应用说明描述了测量和表征系统带宽的多种方法，重点是脉冲响应法。

快板ACS720型是验证本文所述测试方法的完美设备。ACS720是一款高精度集成电流传感器IC，具有极低的传感器温度漂移、双过电流故障通道、120 kHz的典型带宽和外部滤波器功能。

ACS720的功能框图如图1所示，突出显示了滤波电路。有关更多信息，请参阅Allegro网站上的ACS720设备数据表。

图2中的框图显示了测试系统带宽的标准工作台设置。

设备清单见表1。项目编号对应于图2中的编号块。有关制造商网站和产品页面的链接，请参见附录A。

表1：设备清单[a]

网络分析仪向宽带放大器提供一个控制信号，宽带放大器可以将交流电流从10赫兹扫至数百千赫。使用高带宽精密电流监视器观察输入电流，而直接测量ACS720模拟输出。网络分析仪将传感器输出（通道B）与参考监视器探头（通道A）进行比较。

扫频测试方法最适用于包含最小开关电路的应用电路。考虑图3中简化的逆变器示意图。显示了Allegro集成电流传感器（CS）的常用传感位置。

带宽验证的一种解决方案可以是一种控制方案，用于在观察输出的同时在不同频率的单相中切换fet。然而，开关频率的广泛调整是不可行的，准确的同相测量参考电流可能是一个挑战。

第二种解决方案是短接单相中的高侧和低侧FET，并使用外部电源扫描电流。

然而，其他元件，如大的连接电容，或小负载的场效应管，抑制放大器的能力，扫描高频电流。在这种情况下，可使用另一种试验方法：上升时间法。上升时间定义为系统响应快速输入电流阶跃从稳态值的10%到90%所需的时间。

图3中的逆变器系统通过短接单相的高侧和低侧FET产生快速输入阶跃。这允许一个短暂的穿透电流事件，然后可以测量传感器输出的上升时间。系统的带宽可使用上升时间测量和以下等式来近似：

使用截止频率为120kHz的低通滤波器的SPICE模型来说明该方法，如图4所示。

使用以下公式计算出低通滤波器的截止频率≈120 kHz：

在VIN处注入0到5 V的电压阶跃，上升时间为100 ns。VOUT的上升时间被测量为2.92μs。模拟结果如图5所示。

使用测量的上升时间和带宽近似方程确定低通滤波器的带宽：

公式3：

需要注意的是，输入信号的上升时间直接影响系统的响应。此测试建议使用快速输入上升时间（<1μs）。应考虑输入上升时间对整体测量的影响。

ACS720数据表内部带宽的典型规格为120 kHz。图6中测量的设备显示了大约128kHz的带宽。

使用上升时间<1μs的电流步进发生器测量ACS720的上升时间。脉冲和传感器响应如图7所示。

测量ACS720的平均上升时间为2.8μs，可插入带宽近似方程：
公式4：

图7中的上升时间结果与图6中测量的带宽密切相关。虽然使用更快的输入步长可以进一步改善相关性，但图7中的1μs脉冲足以近似。

将4.7nF电容器添加到ACS720滤波器引脚可将传感器的截止频率降低到18.8kHz。用添加的滤波电容重新测试频率响应和上升时间，如图8和图9所示。

利用测量的上升时间和近似方程，确定了新的传感器带宽：
公式5：

结论

上升时间法是一种有效的方法来表征系统带宽时，复杂性禁止使用标准测试程序或当适当的设备不可用。

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