如何開(kāi)始使用電流檢測(cè)放大器應(yīng)用第二部分

在本系列的第一部分中，我討論了與電流檢測(cè)放大器規(guī)格相關(guān)的概念，以及如何使用應(yīng)用要求來(lái)縮小器件選擇范圍。在本期中，我將討論電流范圍如何幫助得出分流電阻值，以及電流范圍和分流值如何與器件性能相結(jié)合，從而在精度和功耗之間進(jìn)行權(quán)衡。

直到最近發(fā)布的 TI INA250電流檢測(cè)放大器（稍后會(huì)詳細(xì)介紹），電流實(shí)際上并沒(méi)有通過(guò)電流檢測(cè)放大器。因此，被測(cè)量的電流范圍并不直接決定設(shè)備規(guī)格。

對(duì)于模擬輸出電流檢測(cè)放大器，最大電流范圍與滿量程輸入（最大差分輸入電壓）相結(jié)合將得出理想的分流電阻值，如公式 1 所示：

                   (1)

如果您查看大多數(shù)分流監(jiān)控器數(shù)據(jù)表，您會(huì)注意到?jīng)]有指定最大差分電壓。而是指定了最大輸出電壓擺幅。您需要將其與信號(hào)鏈中下一個(gè)鏈接的滿量程輸入范圍相匹配。為了最大限度地提高性能，您需要最大輸出電壓擺幅大于下一個(gè)鏈路的滿量程輸入范圍。通常，最大輸出擺幅是提供給電流檢測(cè)放大器的電源電壓的函數(shù)。例如，對(duì)于INA282，輸出擺幅范圍定義為低于電源電壓 0.4V 至高于接地引腳電壓 0.04V，如數(shù)據(jù)表第 6 頁(yè)所示（表 1）。

表 1：INA82 電流檢測(cè)放大器的電氣特性

如果您使用滿量程輸入范圍作為電流分流放大器的所需輸出擺幅和最大電流，那么您可以修改分流電阻方程，同時(shí)考慮電流檢測(cè)放大器的增益 (G AMP ) . 等式 2 顯示了這種修改。

       (2)

讓我們看兩個(gè)如何使用這個(gè)等式的例子。對(duì)于這兩個(gè)示例，我們將使用最大電流為 5A，信號(hào)鏈中下一個(gè)鏈路的滿量程輸入為 2.5V。讓我們考慮使用INA286（增益為 100V/V）或INA284（增益為 500V/V），如表 2 所示。

表 2：INA286和INA284增益和理想 R SHUNT值，最大電流為 5A，滿量程輸入為 2.5V

理想的 R SHUNT值可能不容易獲得，因此您可能必須選擇最接近的值——這可能不太理想。您需要選擇一個(gè)電阻值小于理想值的電阻器的原因是要將輸入到下一個(gè)鏈路的電壓保持在滿量程輸入電平以下。

使用公式 3，您還需要驗(yàn)證最小電流值是否會(huì)從電流分流放大器產(chǎn)生高于最小輸出電壓的輸出電壓。

     (3)

回顧這兩個(gè)示例，您可以計(jì)算出每個(gè)解決方案的最小電流為 80mA。

下一個(gè)問(wèn)題是如何處理我剛剛計(jì)算了分流值和放大器增益的不同組合的多個(gè)選項(xiàng)的事實(shí)。答案歸結(jié)為在應(yīng)用所需的精度與分流電阻器中消耗的功率之間進(jìn)行權(quán)衡。雖然我還沒(méi)有深入研究準(zhǔn)確性，但我將在本系列的第 4 部分中介紹這一點(diǎn)；簡(jiǎn)而言之，R SHUNT的值越大，精度越高。然而，如圖 3 所示，較高的 R SHUNT值會(huì)導(dǎo)致分流電阻器消耗的功率增加，并增加系統(tǒng)的整體負(fù)載。

表 3：INA286和INA284功耗和電壓誤差

您需要查看增益和偏移電壓的各種電流檢測(cè)放大器選項(xiàng)，并計(jì)算這些選項(xiàng)與電流范圍相結(jié)合將如何影響分流電阻值、可實(shí)現(xiàn)的精度和功耗。

大多數(shù)數(shù)字輸出設(shè)備，例如INA226，都指定了一個(gè)滿量程分流電壓輸入范圍。這在許多情況下簡(jiǎn)化了計(jì)算，因?yàn)闆](méi)有額外的增益階段可供權(quán)衡。分流值只是通過(guò)將器件的最大輸入電壓除以最大電流而得到的最接近可用值的電阻器。

我簡(jiǎn)單地提到了全新的INA250電流檢測(cè)放大器。通過(guò)集成分流電阻器，INA250可以支持基于流過(guò)分流器的電流產(chǎn)生的熱量的最大電流水平。在以后的博客文章中查找有關(guān) INA250如何重新定義精密電流測(cè)量的更多信息。

在下一部分中，我將介紹準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)知識(shí)以及設(shè)備選擇如何影響準(zhǔn)確性。