电流检测放大器
电流检测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。
意法半导体的电流检测放大器IC产品组合可提供多种高性能器件。
电流检测解决方案为系统设计增加了极为重要的安全和保护功能。通过为电力系统提供电流控制信息,避免过热和短路。电流检测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。
主要特性
意法半导体电流检测IC产品组合的主要特点是确保稳健性和应用的安全:
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。我们的电流检测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结构布置。
精密/高精度
使用精密电流检测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,精密电流检测放大器可提供更高的效率和热性能。
电流检测放大器主要优势有哪些?
电流检测放大器为设计人员提供多项优势,包括能够:
- 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
电流检测放大器如何工作?
电流检测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 (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通过内部仪表放大器被放大。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(模数转换器)对其进行处理。
电流检测放大器有哪些主要类型?
高边放大器
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。
优势
- 接地故障检测
- 抗地面干扰能力强
- 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
低边放大器
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面。
优势
- 易于实现
- 高性价比解决方案
- 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
双向与单向
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,电流检测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检测放大器,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检测放大器?
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定义设备所需的配置
高边配置:根据应用及其电源 (VCC) 所需的最大共模电压 (VICM) 选择电流检测放大器。
低边配置:选择可在接近0 V的共模电压下工作的电流检测放大器。
也可以使用运算放大器,并增加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。 -
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检测。
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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,经过分流电阻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。
精选 视频
Low- and high-side current sense amplifiers for automotive and industrial applications
STMicroelectronics offers a comprehensive portfolio of current sense amplifiers designed for high accuracy, robustness, and wide operating conditions in automotive, industrial, and telecom applications.
High-voltage, bidirectional current sense amplifiers
Able to sense very low drop voltages as low as 10 mV, our TSC2010 (20 V/V Gain), TSC2011 (60 V/V) and TSC2012 (100 V/V) 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. The TSC2010H, TSC2011H and TSC2012H are also available with extended temperature range (-40 to 150 °C); the STEVAL-AETKT1V2 kit can be used to evaluate the devices.
The TSC2020, TSC2021, and TSC2022 enables precision current sensing via a shunt resistor across a wide common-mode voltage range up to 100 V. These devices feature fixed gain options of 20 V/V, 50 V/V, and 100 V/V, supporting bidirectional sensing with very low drop voltages. AEC-Q100 qualified and available in SO-8 and MiniSO-8 packages, they are ideal for current monitoring, overcurrent protection, and feedback loops. The STEVAL-AETKT4V1 evaluation kit facilitates design integration.
Zero-drift current sense amplifiers
Based on a zero-drift architecture that delivers high performance for precision current sensing, the TSC210 / TSC211 / TSC212 / TSC213 / TSC214 / TSC215 feature exceptional precision and low offset while offering different gain. They can operate over a broad supply voltage range, from 2.7 to 26 V, and support temperatures ranging from -40 to 125 °C, making them ideal for industrial and automotive applications. The STEVAL-AETKT2V1 evaluation board supports engineers in their design.
Current sense amplifiers with integrated comparator and reference
The TSC200, TSC201, and TSC202 provide analog voltage output with integrated open-drain comparators featuring output latches and a 0.6 V internal voltage reference. These AEC-Q100 qualified amplifiers support common-mode voltages from -20 V to +80 V and offer gains of 20 V/V, 50 V/V, and 100 V/V respectively, making them well-suited for overcurrent protection and system monitoring. To support developers in their designs is available the STEVAL-AETKT3V1 evaluation kit.
高精度电流检测放大器,具备增强的PWM抑制能力
TSC240是一款支持高侧/低侧配置的双向零漂移电流检测放大器,专为精准电流测量而设计,具备增强的PWM噪声抑制能力。支持通过分流电阻检测-4 V至+100 V宽共模电压范围内的电流,且其检测能力与电源电压无关。TSC240具备20 V/V固定增益,可检测到非常低的压降,同时最大限度减少测量误差。
该放大器工作电压范围为2.7 V至5.5 V,工业级温度范围-40 °C至+125 °C,非常适合高精度电流检测、过流保护、电流监测及反馈控制应用。其关键特性包括:出色的直流共模抑制比 (132 dB)、低增益误差(最大0.20%)、极低偏移电压(最大±20 µV)以及低静态电流(最大2.4 mA)。
TSC240已通过AEC-Q100认证,提供SO8和TSSOP8封装,适用于电机控制、电磁阀与阀门控制、电源管理、工业过程控制,以及汽车应用和电信设备。
eDesignSuite
eDesignSuite 是一套全面且易于使用的设计辅助工具,旨在帮助您简化系统开发过程,并支持广泛的ST产品。
电源管理设计中心
组件的热电模拟器
信号调节设计工具
NFC/RFID计算器
电源设计工具
LED照明设计工具
数字电源工作台
电源树设计器
STPOWER Studio
PCB热模拟器
AC开关模拟器
整流二极管模拟器
Twister Sim
TVS模拟器