航空電子、汽車電子和其他電力電子電路需要對傳感電路進(jìn)行精確校準(zhǔn)。例如，汽車電池監(jiān)測電路的不準(zhǔn)確校準(zhǔn)可能會過早關(guān)閉或允許電池過度放電。不準(zhǔn)確的校準(zhǔn)最終可能會縮短電動汽車的行駛距離或使電池放電到不安全的水平。

這種類型電路的正確校準(zhǔn)要求監(jiān)測電路的直流可編程電源電壓達(dá)到應(yīng)用所需的精度水平。這意味著施加到被測電路上的電壓必須是一個處在監(jiān)測中的已知量。無論直流電源的輸出有多精確，你都不能保證它的輸出電壓就是加在負(fù)載上的電壓，即被測電路。

問：這是為什么呢?

答：由于電流通過導(dǎo)線而產(chǎn)生的壓降使最終加在負(fù)載上的電壓降低了。即使導(dǎo)線具有非常低的電阻，一個合理大小的負(fù)載電流通過較長的導(dǎo)線時仍會產(chǎn)生不可忽略的壓降。同時由于相同導(dǎo)線長度的供電回路，因此總壓降其實增加了一倍。

為了解決這個問題，電源被設(shè)計具有遠(yuǎn)程感測電路，可以監(jiān)測負(fù)載處的電壓并將電壓反饋給電源。然后，電源提高其輸出以補償導(dǎo)線上的壓降。

向負(fù)載供電的現(xiàn)狀

讓我們看一個具體的情況，當(dāng)直流可編程電源只使用兩根導(dǎo)線確定整個負(fù)載的電壓，控制電路是監(jiān)測電源輸出端的電壓，這被稱為本地感測。

圖 1 顯示了一個直流電源對一個負(fù)載施加 48 V 電壓，20 A 電流。負(fù)載的接線是 12 AWG 銅導(dǎo)線，帶有THWN 絕緣，其最大載流能力為 25 A。導(dǎo)線在室溫下的電阻為 0.00162 Ω/ft。在測試架和負(fù)載之間有 10 英尺的導(dǎo)線，每根導(dǎo)線上的電壓降為 0.324 V，兩根導(dǎo)線的總壓降為 0.648 V。因此，負(fù)載兩端的電壓不是電源輸出的 48 V，而是 48 V - 0.648 V 即 47.352 V。由于導(dǎo)線兩端的電壓下降，施加電壓的誤差為 1.35%。對于許多軍事/航空航天和汽車應(yīng)用來說，這是一個不可接受的誤差。

圖 1 所示，由于測試導(dǎo)線上產(chǎn)生壓降，負(fù)載電壓低于程序設(shè)置電壓

遠(yuǎn)程感測解決方案

讓我們再看看圖 1 所示的相同負(fù)載電路，但現(xiàn)在我們將使用遠(yuǎn)程感測方案。圖 2 給出了電源電路的更多細(xì)節(jié)，并顯示了連接到負(fù)載的遠(yuǎn)程感測輸入。遠(yuǎn)程感測電路是一種高阻抗電壓測量電路，用于監(jiān)測負(fù)載處的電壓。

高阻抗測量電路從負(fù)載中吸取的電流可以忽略不計。它反饋整個負(fù)載的電壓降，并且電源控制電路使電源輸出增加，直到負(fù)載處的電壓為程序設(shè)定的電源電壓。圖 2 顯示了電源直流端的輸出電壓和負(fù)載處的電壓。遠(yuǎn)程感測消除了由測試導(dǎo)線電阻引起的加在負(fù)載上的電壓誤差。

圖 2 所示，遠(yuǎn)程感測線路確保負(fù)載處的電壓是程序設(shè)置電壓。

1、對遠(yuǎn)程感測電路合理布線，使其免受感應(yīng)和電源負(fù)載的影響

如何保護(hù)遠(yuǎn)程感測電路免受感性負(fù)載對電源施加反向電動勢的影響? 感性負(fù)載在斷電時，將存儲的能量以與電源電壓相反的極性返回到電路中。同樣地，假設(shè)電源正在給電池充電，在這種情況下，如果直流電源的電壓降到低于電池的電壓，電池就會向電源放電。來自電感的反向電動勢和來自電池的放電電壓都向電源施加能量，將損壞電源。

一對二極管可以保護(hù)電源不受外加能量的影響。無論如何，如果使用遠(yuǎn)程感測的方式使負(fù)載獲得精確的電壓，則需要保護(hù)遠(yuǎn)程感測電路免于這兩種類型的負(fù)載（電感和電池）的影響。

圖 3 提供了一種推薦的遠(yuǎn)程感測布線方法，該方法可以保護(hù)所有電源線路免受施加到直流可編程電源的能量的影響。一個缺點是感測正極引線不再導(dǎo)向負(fù)載，不能補償串聯(lián)二極管的壓降。使用這種配置需要在典型的負(fù)載電流下表征串聯(lián)二極管的壓降，并將二極管壓降添加到直流電源的輸出電壓程序設(shè)置中。使用這種接線配置和串聯(lián)表征二極管既保護(hù)了電源，又確保負(fù)載處的電壓為程序設(shè)定的電壓。

圖 3 所示，感性負(fù)載或電源性負(fù)載的遠(yuǎn)程感測電路布局