詳解:解密多種電流檢測放大器電路設計
發布時間:2015-06-17 責任編輯:echolady
【導讀】現(xian)代(dai)的(de)精(jing)密(mi)儀(yi)器(qi)彙(hui)集(ji)了(le)更(geng)多(duo)的(de)性(xing)能(neng)以(yi)及(ji)更(geng)小(xiao)的(de)封(feng)裝(zhuang),但(dan)是(shi)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)的(de)同(tong)時(shi),還(hai)要(yao)注(zhu)意(yi)散(san)熱(re)問(wen)題(ti)。即(ji)便(bian)是(shi)大(da)型(xing)服(fu)務(wu)器(qi)或(huo)者(zhe)基(ji)站(zhan)性(xing)能(neng)提(ti)高(gao)了(le),管(guan)理(li)散(san)熱(re)狀(zhuang)況(kuang)也(ye)是(shi)必(bi)備(bei)的(de)。本(ben)文(wen)詳(xiang)解(jie)了(le)多(duo)種(zhong)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)。
由於現代的精巧器件將更多的性能和功能集成到更小的封裝,所以管理電子產品中的散熱狀況變得更為重要。即使是基站或服務器等“大型”項目也比它們以前的性能顯著提高了。監視消耗的電流是管理散熱狀況的一個主要方法,而電流檢測放大器(也稱為電流分流監視器)有助於最大限度地提高您的測量準確度。圖1是一個電流檢測放大器的方框圖。

圖1:電流檢測放大器方框圖
dianliujiancefangdaqiyongyoudutedeshuruji,gaishurujiyunxushuruyinjiaochudegongmodianyayuanyuanchaoguoqijiandedianyuandianya。ciwai,tamenhaijichenglefeichangjingquededipiaoyizengyi電阻器網wang絡luo,該gai網wang絡luo能neng最zui大da限xian度du地di實shi現xian可ke達da到dao的de準zhun確que度du,同tong時shi允yun許xu小xiao型xing並bing聯lian電dian阻zu器qi。不bu過guo,從cong德de州zhou儀yi器qi的de電dian流liu檢jian測ce產chan品pin組zu合he為wei您nin的de應ying用yong選xuan擇ze最zui好hao的de器qi件jian還hai需xu要yao進jin行xing一yi些xie別bie的de分fen析xi。您nin需xu要yao作zuo出chu的de第di一yi個ge決jue策ce是shi:您nin想xiang在zai低di側ce測ce量liang還hai是shi在zai高gao側ce測ce量liang。在zai低di側ce配pei置zhi中zhong,分fen流liu器qi在zai負fu載zai和he接jie地di之zhi間jian。在zai高gao側ce配pei置zhi中zhong,分fen流liu電dian阻zu器qi放fang置zhi在zai電dian源yuan和he負fu載zai之zhi間jian。這zhe一yi決jue策ce促cu使shi共gong模mo電dian壓ya成cheng為wei關guan鍵jian器qi件jian規gui格ge之zhi一yi。
在低側實施方案中,V-是接地電壓(0V),V+隻是跨接地以上分流器的小電壓降,所以VCM基本上是0V(見圖2)。因此,您的電流分流監測器必須在其共模電壓範圍內包括0V。早期的電流檢測放大器(如INA138)在其共模電壓範圍內不包括0V,所以不能在低側使用。較新型的器件(如INA199)具有從-0.3V至+26V的共模範圍,可在低側或高側使用。

圖2:低側電流檢測放大器方框圖
係統負載
如果在高側使用(如圖3所示),共模電壓等於電源電壓,因為V+連接到了該電軌。電流檢測放大器的共模範圍必須包括電源軌以及您需要作為因素計入的任何負載容限。例如,在許多24V汽車應用中,電流分流監視器需要適應高達72V的電壓(作為共模電壓)。正如筆者所提到的,INA210共模範圍向上可擴展至26V,而且似乎具備必要條件,能成為適合24V應用的出色解決方案;但如果有法規要求容限超過26V,那就不可能。在那種情況下,像INA282(其共模電壓範圍從-16V至+80V)這樣的器件就值得考慮了。

圖3:高側電流檢測放大器方框圖
差分放大器
您需要考慮的最後器件選擇標準是方向性。如圖4所示,在許多應用中,電流可能雙向流動;負(fu)載(zai)可(ke)吸(xi)入(ru)電(dian)流(liu)或(huo)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)。這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)例(li)子(zi)包(bao)括(kuo)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)和(he)電(dian)池(chi)管(guan)理(li)。隻(zhi)能(neng)監(jian)視(shi)單(dan)向(xiang)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)的(de)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)被(bei)稱(cheng)為(wei)單(dan)向(xiang)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi),INA193就是一個例子;能檢測雙向電流流動的電流檢測放大器被稱為雙向電流檢測放大器,INA225就是一個很好的例子。
為wei了le確que定ding電dian流liu正zheng在zai哪na個ge方fang向xiang流liu動dong,模mo擬ni電dian流liu檢jian測ce放fang大da器qi必bi須xu有you一yi個ge附fu加jia的de輸shu入ru引yin腳jiao來lai將jiang輸shu出chu電dian壓ya範fan圍wei劃hua分fen為wei係xi統tong吸xi入ru電dian流liu或huo係xi統tong輸shu出chu電dian流liu。在zai數shu字zi輸shu出chu器qi件jian(如 INA226)上,參考電壓(VREF)功能是該器件內部的功能,一個二進製補碼輸出用於“負”電流流動。如果兩個方向的電流流量相等,那麼VREF引腳應連接在滿量程輸出範圍的中點。另一方麵,如果一個方向的電流流量和另一個方向的電流流量不相等,您可能需要調整VREF輸入,以匹配跨滿量程輸出範圍的這個比例。

圖4:雙向電流檢測放大器方框圖
係統輸出電流已熟悉低側和高側監視的概念以及在這兩種工作方法之間的決策如何影響電流檢測放大器所需的共模電壓範圍。
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