Diodes (Zetex) ZXCT1086: jednoukładowy monitor natężenia prądu o szerokim zakresie napięć pracy

Produkowany przez firmę Diodes (ex-Zetex) układ ZXCT1086 jest scalonym konwerterem prąd-napięcie przeznaczonym do pomiaru natężenia prądu w obwodach zasilania. Wymaga on zastosowania zewnętrznego czujnika natężenia prądu (rezystora pomiarowego), charakteryzuje się stałą wartością wzmocnienia toru pomiarowego, szerokim pasmem AC, wyposażono go w wyjście napięciowe. Układ może pracować w obwodach o poziomach napięcia do 60V.

Podstawowy schemat aplikacyjny układu ZXCT1086 pokazano na rysunku 1. Układ jest wzmacniaczem o wejściu różnicowym, o ustalonej przez producenta wartości współczynnika wzmocnienia i wyjściu asymetrycznym. Układ ZXCT1086 wzmacnia napięcie pomiędzy wejściami S+ i S- (odłożone na zewnętrznym rezystorze pomiarowym R_SENSE), który powinien być włączony w szereg z obciążeniem zasilanym ze źródła DC. Odczytując wartość napięcia na wyjściu układu i znając oporność rezystora pomiarowego oraz wartość wzmocnienia toru pomiarowego (w przypadku ZXCT1086 wynosi 50 V/V) można obliczyć prąd płynący w badanym obwodzie posługując się prawem Ohma.
W prezentowanym przykładzie można skorzystać ze wzoru:

I_LOAD=U_OUT/50*R_SENSE

Dla ograniczenia strat mocy w obwodzie zasilającym oporność rezystora pomiarowego powinna być jak najmniejsza, dzięki czemu spadek napięcia na nim – proporcjonalny do natężenia płynącego prądu – będzie także niewielki.

Rys. 1. Podstawowy schemat aplikacyjny układu ZXCT1086

Układ ZXCT1086 może być stosowany w obwodach, w których napięcie w monitorowanej gałęzi może się zmieniać w przedziale od 0V do 60 V. Jednocześnie układ może być zasilany z osobnego źródła Vs o równie szerokim zakresie napięć – od 2,7V do 60V. Zakres napięć wyjściowych układu ZXCT1086 jest szeroki, wynosi bowiem 0…Vs – 1 V. Podczas przygotowywania projektu należy pamietać, że impedancja wyjściowa układu ZXCT1086 jest duża, wynosi bowiem aż 125 kΩ.

Rys. 2. Schemat elektryczny prostego amperomierza cyfrowego z układem pomiarowym ZXCT1086 i mikrokontrolerem STM32