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[分享] 精准电流检测及快速短路保护-TLV9062助力扫地机器人研发

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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-10-11 10:14:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着城生活节奏加快以及生活品质的不断提高,扫地机器人成为了年轻的都市白领的新宠。扫地机器人通常由主机、尘盒、遥控器、充电座等组成。扫地机器人不仅可以完成琐碎的扫地工作,还可以自动回充,通常使用20V适配器和4节锂电池串联供电。

锂电池充电管理可分为集成方案和分立方案,集成方案通常采用BQ24610或BQ24773(SMBUS/I2C接口),具有±0.5% 充电电压和±2% 充电电流精度,带有电源路径管理将系统电压稳定在电池电压,无电池或电池深度放电的情况下支持系统即时启动操作。

分立方案通常由MCU,MOS和运放构成(如图1所示),MCU实时采样电池的充电电压和充电电流,充电截止电流通常是充电电流的1/5~1/10。普通的运放由于本身的输入Offset偏置电压 (~3mV) 过大,使得充电电流采样的精度不高。例如,对于10mR的电流检测电阻在1A和0.2A充电时,运放引起的测量误差高达30%和150%,而采用TLV9062为前级运放,误差仅3%和15%

TLV9062是双通道低压5V放大器, 300uV的输入offset特别适用于高精度的电流检测前级放大,具有具有轨至轨输入和输出摆幅能力。此外,TLV9062还可以作为电压反馈前级buffer,0.5pA的输入漏电流可选用更大阻值的分压电阻,减少系统待机功耗。

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图1 TLV9062用于扫地机锂电池充电管理

滚轮的好坏决定了扫地机器人的爬坡越障能力,滚轮动力越强劲,则扫地机器人的穿梭能力就越高效。考虑到实际应用中可能引起滚轮过载或堵转,MCU需要实时去采样滚轮电机电流并作相应的保护动作,TLV9062同样适用于直流电机电流前级放大,如图2,10M单位增益带宽让设计者获得更小的信号延时和失真。

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图2 TLV9062用于直流电机电流前级放大

目前大部分的扫地机的边刷电机驱动都是采用单MOS管PWM驱动方式,当边刷上缠绕过多毛发,就会不可避免的会出现边刷电机堵转的情况,严重时可能烧毁电机。图3电路采用TLV9062作为电机电流前级放大,送至ADC采样监控电流,后级采用TLV9062作为比较器,当电机堵转时快速关断MOS管,保护边刷系统。该电路为无滞回比较器,TLV9062也可以设计为带滞回比较器,详细请参考应用手册SOBA219。

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图3 TLV9062用于直流电机堵转保护



具体看一下TLV9062 的详细介绍

描述
TLV9061(单通道)、TLV9062(双通道)和 TLV9064(四通道)是单路、双路和四路低压(1.8V 至 5.5V)运算放大器,具有轨至轨输入和输出摆幅能力。这些器件是具有高成本效益的解决方案,适用于需要低工作 电压、 小型封装尺寸和高容性负载驱动能力的应用。虽然 TLV906x 的容性负载驱动能力为 100pF,但电阻式开环输出阻抗便于在更高的容性负载下更轻松地实现稳定。此类运算放大器专为低工作电压(1.8V 至 5.5V)而设计,性能规格类似于 OPAx316 和 TLVx316 器件。TLV900x 器件具有关断模式,允许放大器切换至典型电流消耗低于 1μA 的待机模式。TLV906xS 系列有助于简化系统设计,因为该系列具有稳定的单位增益,集成了 RFI 和 EMI 抑制滤波器,而且在过驱条件下不会出现反相。

特性
轨至轨输入和输出
低输入偏移电压:±0.3mV
单位增益带宽:10MHz
低宽带噪声:10nV/√Hz
低输入偏置电流:0.5pA
低静态电流:538μA
单位增益稳定
内部射频干扰 (RFI) 和电磁干扰 (EMI) 滤波器
可在电源电压低至 1.8V 的电压下运行
由于采用了电阻式开环输出阻抗,因此在更高的容性负载下可更轻松地实现稳定
关断版本:TLV906xS
扩展温度范围:–40°C 至 +125°C

功能框图

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TLV9062的详细资料见http://www.ti.com.cn/product/cn/TLV9062






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