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

描述复杂电流传感器系统带宽的一种有效方法亚博尊贵会员

韦德·巴斯辛，瑞安·邓恩，凯西·汉普顿，
亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems, LLC

以可控的方式驱动高频、高安培电流可能具有挑战性。即使有合适的设备，由于负载条件或开关电路定时，应用程序独特复杂的系统也可能不允许轻易注入外部电流。

本应用笔记描述了多种测量和表征系统带宽的方法，重点介绍了脉冲响应方法。

快板的ACS720是验证这里概述的测试方法的完美设备。ACS720是一款高精度集成电流传感器IC，具有非常低的传感器漂移过温，双过流故障通道，典型带宽为120 kHz，并具有外部滤波器功能。

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

图2中的框图显示了用于测试系统带宽的标准台架设置。

设备清单如表1所示。项目编号对应于图2中编号的块。有关制造商网站和产品页面的链接，请参阅附录A。

表1:设备清单[a]

网络分析仪提供一个控制信号到宽带放大器，它可以扫描交流电流从10赫兹到数百千赫。输入电流使用高带宽精密电流监控器观察，而ACS720模拟输出直接测量。网络分析仪将传感器输出(通道B)与参考监测探头(通道A)进行比较。

频率扫描测试方法对于包含最小开关电路的应用电路是最实用的。考虑图3中简化的逆变器原理图。介绍了Allegro集成电流传感器(CS)的常用传感位置。

带宽验证的一个解决方案可能是一种控制方案，在观察输出的同时在不同频率的单相切换fet。然而，广泛调整开关频率是不可行的，准确的参考电流的同相测量可能是一个挑战。

第二种解决方案是在单相中缩短高侧和低侧fet，并使用外部电源扫描电流。

然而，其他元件，如大链路电容器，或fet的小负载，抑制放大器的能力扫描高频电流。在这种情况下，可以使用另一种测试方法:上升时间法。上升时间定义为响应快速输入电流阶跃，系统从其稳态值的10%移动到90%所需的时间。

通过简单地缩短单相的高侧和低侧fet，在图3中的逆变系统中生成了一个快速输入步长。这允许一个简短的穿透电流事件，然后传感器输出的上升时间可以被测量。系统的带宽可以用上升时间测量和下面的方程来近似:

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

低通滤波器的截止频率由下式计算≈120 kHz:

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

利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:

方程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。该测试建议使用快速的输入上升时间(< 1 μs)。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中测量的设备显示带宽约为128 kHz。

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

ACS720的平均上升时间为2.8 μs，可将其插入带宽近似方程:
方程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提高相关性，但图7中的1 μs脉冲已经足够近似了。

在ACS720 FILTER引脚上添加4.7 nF电容可将传感器的截止频率降低到18.8 kHz。使用增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。

利用实测上升时间和近似方程，确定了新的传感器带宽:
方程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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