如何开始使用电流检测放大器应用第二部分

在本系列的第一部分中，我讨论了与电流检测放大器规格相关的概念，以及如何使用应用要求来缩小器件选择范围。在本期中，我将讨论电流范围如何帮助得出分流电阻值，以及电流范围和分流值如何与器件性能相结合，从而在精度和功耗之间进行权衡。

直到最近发布的 TI INA250电流检测放大器（稍后会详细介绍），电流实际上并没有通过电流检测放大器。因此，被测量的电流范围并不直接决定设备规格。

对于模拟输出电流检测放大器，最大电流范围与满量程输入（最大差分输入电压）相结合将得出理想的分流电阻值，如公式 1 所示：

                   (1)

如果您查看大多数分流监控器数据表，您会注意到没有指定最大差分电压。而是指定了最大输出电压摆幅。您需要将其与信号链中下一个链接的满量程输入范围相匹配。为了最大限度地提高性能，您需要最大输出电压摆幅大于下一个链路的满量程输入范围。通常，最大输出摆幅是提供给电流检测放大器的电源电压的函数。例如，对于INA282，输出摆幅范围定义为低于电源电压 0.4V 至高于接地引脚电压 0.04V，如数据表第 6 页所示（表 1）。

表 1：INA82 电流检测放大器的电气特性

如果您使用满量程输入范围作为电流分流放大器的所需输出摆幅和最大电流，那么您可以修改分流电阻方程，同时考虑电流检测放大器的增益 (G AMP ) . 等式 2 显示了这种修改。

       (2)

让我们看两个如何使用这个等式的例子。对于这两个示例，我们将使用最大电流为 5A，信号链中下一个链路的满量程输入为 2.5V。让我们考虑使用INA286（增益为 100V/V）或INA284（增益为 500V/V），如表 2 所示。

表 2：INA286和INA284增益和理想 R SHUNT值，最大电流为 5A，满量程输入为 2.5V

理想的 R SHUNT值可能不容易获得，因此您可能必须选择最接近的值——这可能不太理想。您需要选择一个电阻值小于理想值的电阻器的原因是要将输入到下一个链路的电压保持在满量程输入电平以下。

使用公式 3，您还需要验证最小电流值是否会从电流分流放大器产生高于最小输出电压的输出电压。

     (3)

回顾这两个示例，您可以计算出每个解决方案的最小电流为 80mA。

下一个问题是如何处理我刚刚计算了分流值和放大器增益的不同组合的多个选项的事实。答案归结为在应用所需的精度与分流电阻器中消耗的功率之间进行权衡。虽然我还没有深入研究准确性，但我将在本系列的第 4 部分中介绍这一点；简而言之，R SHUNT的值越大，精度越高。然而，如图 3 所示，较高的 R SHUNT值会导致分流电阻器消耗的功率增加，并增加系统的整体负载。

表 3：INA286和INA284功耗和电压误差

您需要查看增益和偏移电压的各种电流检测放大器选项，并计算这些选项与电流范围相结合将如何影响分流电阻值、可实现的精度和功耗。

大多数数字输出设备，例如INA226，都指定了一个满量程分流电压输入范围。这在许多情况下简化了计算，因为没有额外的增益阶段可供权衡。分流值只是通过将器件的最大输入电压除以最大电流而得到的最接近可用值的电阻器。

我简单地提到了全新的INA250电流检测放大器。通过集成分流电阻器，INA250可以支持基于流过分流器的电流产生的热量的最大电流水平。在以后的博客文章中查找有关 INA250如何重新定义精密电流测量的更多信息。

在下一部分中，我将介绍准确性的基础知识以及设备选择如何影响准确性。