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电流感应放大器

意法半导体的电流感应放大器IC产品组合可提供多种高性能器件。

电流感应放大器

电流感应解决方案为系统设计增加了宝贵的安全和保护功能。此类解决方案可提供信息来控制电力系统中的电流,并避免过热和短路。电流感应也是电能计量的重要组成部分,以确保功率效率并最小化环境影响。

意法半导体放大器品牌标志

主要特性

意法半导体电流感应IC产品组合的主要特点是确保稳定应用安全

  • -20至+70 V的线路监测功能
  • 双向或单向电流测量
  • 集成式解决方案,可缩短设计时间并减少所需的物料成本
    • 集成式EMI滤波器
    • 可选引脚增益
    • 关断功能
  • 稳定的器件,无需外部保护
  • 汽车级认证
10年长期供货计划保证

高压

对高压范围的耐受性和处理负电压的保护机制在大功率系统(如:电动车辆的电池)中必不可少。我们的电流感应放大器可在高压应用中工作,从而避免了额外的外部保护组件并简化了最终的布局。

精密/高精度

使用精密电流感应放大器可使设计人员以最小的误差测量分流电阻上的 小压降。为了减小功耗,必须使用较小的分流电阻。凭借高精度的电流测量,精密电流感应放大器可提供更好的效率热性能

查看所有电流感应IC


什么是电流感应放大器?

电流感应放大器是一种差分放大器,可提供与流经其输入端负载中的电流成比例的模拟输出电压。该器件可为设计人员提供诸多益处,包括:

  • 测量电流范围从几毫安到几百毫安
  • 在多种拓扑中执行实时电流测量
  • 借助集成的匹配电阻增益网络,可精确测量电流
  • 集成增益电阻,减小PCB尺寸
  • 维持扩展输入共模电压,远超供电轨

电流感应放大器如何工作?

电流感应放大器的工作原理基于欧姆定律。当负载电流经过输入端的分流电阻器(Rshunt)时,会产生称为VSENSE的压降。此电压通常很小,以限制功耗。

之后,VSENSE利用内部仪表功能放大器放大。产生的输出电压(VOUT)是与负载电流成比例的电压。可以使用ADC(模拟-数字转换器)对其进行处理。

电流感应放大器有哪些主要类型?

高端放大器

在电源轨和负载之间测量电流。施加在输入引脚上的直流电压可能比电源电压高得多。

优点
  • 接地故障检测
  • 抗接地干扰能力强
  • 直接从电源监测电流
挑战
  • 高输入共模电压
  • 支持输入共模电压的快速变化

低端放大器

在负载和地面之间测量电流。输入引脚上施加的电压接近地。

优点
  • 易于实现
  • 高成本效益解决方案
  • VICM(输入共模电压)接近GND(零电压点)
挑战
  • 难以检测到接地短路
  • 多路输出电源(所有电流在GND线中合并)
  • 可能会干扰负载发现的接地电压

双向VS单向

在某些应用中,电流可从两个方向流入负载。在H桥拓扑中使用的电机控制应用就是这种情况。在这种情况下,电流感应放大器必须有一个额外的引脚,称为 VREF。VREF引脚允许设计人员在电源范围内的任何位置设置输出基准。双向放大器可用作单向电流感应放大器,将基准电压设置为一个电压轨。

如何为您的设计选择合适的电流感应放大器?

  1. 定义设备所需的配置

    高级侧配置:根据应用及其电源(VCC)所需的最大共模电压(VICM)选择电流感应放大器。

    低级侧配置: 选择一个可以在接近0伏的共模电压下工作的电流感应放大器,
    也可以使用运算放大器,增加4个外部电阻来设置增益。但是,PCB的尺寸会更大,且精度会降低。

  2. 观察电流方向

    定义所需的配置后,了解应用中的电流是否需要双向流动,以便选择双向或单向电流感应。

  3. 如需精确测量

    必须考虑与应用相关的几个参数。根据要测量的电流范围和使用的分流电阻器,进入分流电阻器的电压降可能非常小(数百µV)。为了获得更高的精度,必须考虑与偏移量和精度增益有关的误差。

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High-voltage, bidirectional current-sense amplifiers

Able to sense very low drop voltages as low as 10 mV, our TSC2010, TSC2011 and TSC2012 high-voltage bidirectional current sense amplifiers can sense the current thanks to a shunt resistor over a wide range of common mode voltages from –20 to + 70 V, regardless of the supply voltage. Available with an amplifier gain of 20 V/V ( TSC2010), 60 V/V ( TSC2011) and 100 V/V ( TSC2012).