OPA251应用问题咨询

目前项目使用OPA251做电池包充电的电流参样， 但在实际应用中发现没有充电电流的情况下，OPA的输出端有170mV左右的电平，从而导致MCU的AD口误判检测到有充电电流通过。正常的PCBA输出正常均为20mV左右。  附图1为部分设计原理。  针对此问题，我们在分析的过程中发现所有故障PCB的R6电阻均小于R7的阻值，对调R6和R7的阻值后，异常的板子功能恢复正常。（注：R4,R6,R7,R8,R9电阻的公差为1%）

因此， 需要TI 的技术大佬帮忙回复以下问题：

1. R6小于R7的情况下， 运放的工作状态与正常状态在差异（同相与反相？）

2. 在实际应用中如果计算或者匹配R4,R6,R7,R8,R9的阻值。

3. 参考OPA241 Datasheet的规格书后， 如何计算和匹配规格书中R2和R4的阻值（附图2）。

Mickey Zhang：

1. 建议OPA251 V+ pin通过单独电源来供电。

2. 从您的原理图来看，您采用的是高边侧来测电流，高边侧来侧电流典型应用请查看附件。建议您可以选用

我们特定的电流感应放大器 来侧电流。

3. 从您的原理来看，当没有充电电流时，那么您的电池将放电，此时您的放电回路是什么？

Liu Johnny：

回复 Mickey Zhang:

谢谢Mickey的回复：

增加补充内容： 此电路应用在一个简单的charger base上， 设计目的是通过连接主机充电后， 充电站有充电状态指示， 充满电后， 整机BMS电路会自动关断充电MOSFET, 之后由于没有电流通过R4的电流参样电阻后， 充电站关闭充电指示。

由于目前产品已经量产， 所以需要在原设计基础上处理问题，针对您的意见， 回复如下：

1. 建议OPA251 V+ pin通过单独电源来供电。

回复： 在设计选型阶段就是看好OPA251芯片的宽电压输入范围， 这样电池包在充电过程中电压从15V充电到25.2V的过程中， OPA均可工作， 意思是说OPA在工作状态 下的V+ pin供电会随着电池电压的变化而变化。但是目前的问题不是在运行状态发现问题， 而是在生产过程中用稳定的电压21V供电下发现有1%的不良。而这些不良品在调换R6和R7的电阻后， 功能恢复正常。

所以， 问题的根源是之前R6<R7的情况下， 会出现OPA输出170mV的异常电压， 而对换R6和R7的电阻后，OPA输出会小于20mV的正常值， OPA在两种情况下， 它的工作状态发生了什么变化？

2. 从您的原理图来看，您采用的是高边侧来测电流，高边侧来侧电流典型应用请查看附件。建议您可以选用我们特定的电流感应放大器 来侧电流

回复： 目前产品已经量产，设计变更只能在解决现有问题后，  但是设计是参考高端侧测电流的方式， 但是还是需要搞明白高端侧测电流DATASHEET中 R2和R4的参数选型问题，否则还不能找到root cause.

3. 从您的原理来看，当没有充电电流时，那么您的电池将放电，此时您的放电回路是什么？

回复：放电回路在机器部分， 此电路应用在charger base充电站部分， 放电部分对此电路没有影响。

盼针对输出异常和电阻的选型问题进行回复，谢谢！

 

Liu Johnny：

回复 Will Wang47:

Hi Willing,

谢谢你的回复与解答， 你的解答已经让我明白问题的根源在于电阻网络的匹配问题导致电路共模抑制比低，所以放大的共模信号导致了输出识判。

对于您建议的软件校准功能，我的理解如下， 不知是否正确， 如理解有误盼纠正：

由于目前的电阻网络匹配问题导致在没有信号的情况下，由于共模抑制比低，即使在无电流经过设计电路中的R4时（空载时），输出的信号电压叠加了放大的共模信号， 而这个电压可以理解成为普通放大器的零点偏移， 那么软件校准需要做的是在空载时，将此电压做为一个参考的零点电压， 在这个零点电压的基础上， 如果有电流经过R4的参样电阻后， R4产生的压降在放大器两端产生的差分信号经放大后可做为真实的充电电流送给MCU进行判断。

如果以上理解正确，简单的理解是不是： (Vo – Voffset)/R4 = I charging

Vo: 放大器输出电压

Voffset: 静态时Vo（包括放大的共模信号）

I charging: 真实的充电电流

再次感谢Willing!

Will Wang47：

回复 Liu Johnny:

公式里还应该包括电路的放大倍数，加上之后应该就可以了。