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  • 电流感测放大器简介

    • ZHCAB87A February   2022  – August 2024 INA181 , INA240 , INA290

       

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  2.   引言
  3.   重要设计注意事项
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Product Overview

电流感测放大器简介

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引言

什么是电流检测放大器?

电流检测放大器,也称电流分流监视器,是具有精确匹配的电阻式增益网络的专用差分放大器,具有以下特性:

  • 旨在通过测量感测元件(通常是分流电阻器)两端的压降来监视电流情况。
  • 往往更易于使用、更精确且不易产生噪音。
  • 支持从几十 μA 到几百 A 的电流。
  • 本身支持 –16 至 +80V 的共模电压,并带有电压最高达数百伏的附加电路。

使用电流检测放大器带来的系统优势

  • 实时过流保护
  • 用于系统优化的电流和功率监控
  • 用于闭环反馈的电流测量

主要参数

共模范围 本规范定义了放大器输入端对地直流电压范围。电流检测放大器通常被设计为支持远超芯片电源电压的共模电压。例如,INA240 能够在低至 2.7V 的电源下运行时支持从 -4V 到 +80V 的共模电压。
失调电压 这是放大器输入端的差分直流误差。以往,若要减轻高失调电压放大器的影响,需要使用阻值较大的分流电阻器来提高测量的压降。如今,TI 能够提供失调电压低至 10µV 的电流检测放大器,以在低电流条件下进行更准确的测量,同时允许使用值更小的分流电阻器来提升系统效率。
增益 电流检测放大器具有各种增益选项,通过集成精确匹配的电阻增益网络,在温度和工作条件范围内具有强大的性能。固定增益放大器的增益选项从 0.125 V/V 到 1000 V/V 不等,增益误差低至 0.01%。
温度稳定性 电流检测放大器将放大器与所有增益设置电阻器集成在一起,可实现小而统一的温漂。这允许在整个额定温度范围内进行稳健的电流测量。与分立式方案相比,实现的温度稳定性是电流检测放大器的关键优势之一。

模拟输出
INA290, INA181, INA240
集成整个模拟信号处理路径并提供电压或电流输出。
数字输出
INA290, INA181, INA240
集成整个信号调理路径并采用标准 2 线数字接口。
比较器输出
INA290, INA181, INA240
在负载电流超出阈值时提供简单的警报信号。
集成分流器
INA290, INA181, INA240
提供低漂移的精密感测元件。

重要设计注意事项

高侧测量

在电源总线和负载之间进行检测。

系统优势:

  • 能够检测负载对接地短路
  • 直接从电源监测电流
  • 具有很强的地面抗扰度

系统挑战:

  • 高总线电压限制了高输入共模电压器件的可用性

与分立式电流检测电路相比的优势:

  • 集成式增益电阻器提供出色的匹配以实现更高的性能
  • 降低布板空间要求
  • 独特的输入架构允许共模电压远超器件电源电压

INA290, INA181, INA240

低侧测量

在负载和接地端之间进行检测。

系统优势:

  • 易于实施的低成本解决方案
  • 多种可用选项

系统挑战:

  • 难以检测负载对接地短路问题
  • 分流电阻引起的系统接地干扰

与分立式电流检测电路相比的优势:

  • 集成式增益电阻器提供出色的匹配以实现更高的性能
  • 降低布板空间要求
  • 感测分流电阻器上的真实差分测量
  • 较低的 VOFFSET 可使用较小阻值的分流电阻器实现相同的误差级别,从而减少系统功耗

INA290, INA181, INA240

直列式测量

直列式感测负载电流。

系统优势:

  • 稳定的相电流可有效减少相间误差
  • 更优电流反馈,以实现极高准确度

系统挑战:

  • 放大器遇到的 PWM 共模电压
  • 高共模电压和高 dV/dT 对许多放大器构成严峻挑战

INA240 与分立式电流检测电路相比的优势:

  • 增强型 PWM 抑制功能可在使用 PWM 信号的系统中高水平抑制较大的共模瞬变 (dV/dT)

INA290, INA181, INA240

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