庫侖計數器可以測量流入或流出電池的電荷。LTC2941 或 LTC2943 等小型專用器件可直接與高達 20V 的低至中等電池電壓接口。您可以通過使用高壓放大器作為電平轉換來擴展測量電路的輸入工作范圍。LT6375 具有一些方便的特性，使其能夠在令人驚訝的寬電壓范圍內精確工作。

電路說明

圖 1 示出了低電壓庫侖計數器 LTC2941 的典型連接。庫侖計數器通過測量檢測電阻兩端的電壓來工作，以指示需要積分的電流。關鍵的一點是，庫侖計數器真正測量電壓，并且僅將其解釋為電流，然后將其報告為電荷。如果移除檢測電阻，并以某種方式在庫侖計數器的檢測引腳上驅動另一個電壓，它仍將該電壓解釋為電流并報告累積電荷。

圖1.高壓放大器將庫侖計數器范圍擴展至±270V。

在圖 2 中，LT6375 輸出連接到庫侖計數器的檢測引腳。LT?6375 是一款差動放大器，這意味著一個運放加上精準電阻器以一種電平轉換差分輸入電壓的方式連接起來。差動放大器的工作使其輸出驅動到以下值：

輸出 = 參考 + 增益* （輸入 – 輸入+–)

圖2.高壓放大器將庫侖計數器范圍擴展至±270V。

LT6375 驅動其輸出引腳，但 REF 引腳必須連接至一個低阻抗電源。同樣，LTC2941 期望在其 SENSE 引腳上有一個低阻抗源，該引腳也是該器件的電源引腳。您可以將 REF 和 SENSE 連接到用于 I 的同一邏輯軌++2C 接口，例如 3.3V。通過將 LT6375 的 OUT 引腳連接到 SENSE–引腳上，LT6375 將在 LTC2941 的輸入端上施加其輸入之間的差值。實際上，LT6375 充當一個假檢測電阻器。

準確性

差動放大器的精度在很大程度上取決于電阻匹配。很明顯，電阻失配直接影響增益精度。但也許不太明顯，實際上更嚴重的是，電阻不匹配會導致失調誤差。1% 的電阻失配會導致輸出失調等于電平轉換電壓的 1%。例如，將48V輸入電平轉換為3V會導致450mV失調誤差，這對于這種測量來說太大了。LT6375A 規定了一個 97dB 的最小 CMRR，這意味著一個 45V 電平轉換會導致一個小于 640μV 的失調。

輸入電壓范圍

設計高壓電平轉換電路時，需要采取預防措施，以確保運算放大器輸入保持在有效工作范圍內。LT6375 提供了實現此目的的靈活性。首先，電源引腳本身的額定電壓高達 60V，因此在某些情況下，您可以從被測電壓為 LT6375 供電。這是圖 2 中的配置，其中 LT6375 測量來自一個 48V 電源的電流。此外，LT6375 內部的運放還具有獨特的特性，即輸入可在高于電源引腳本身的電壓下工作 （過頂）。最后，LT6375 包括額外的精準電阻器，這些電阻器可通過引腳配置為分頻輸入共模范圍，同時保持差分增益等于單位。在圖3中，輔助基準引腳全部連接到5V電源，5V電源將–42V輸入電壓分壓，使其在運算放大器的電源范圍內。總而言之，LT6375 能夠監視一個 ±270V 輸入范圍內的電源。

圖3.高壓放大器將庫侖計數器范圍擴展至±270V。

結論

非常準確的電阻器與用于處理高電壓的靈活功能相結合，使得 LT6375 能夠將檢測電阻器的電壓精確地電平轉換到可由低壓庫侖計數器處理的水平。結果是一個緊湊的電路，用于測量±270V之間任何電壓下的累積電荷。

審核編輯：郭婷