备选器件建议

对于电流要求比集成解决方案支持的电流更低且性能更低的应用,请使用 INA210 独立电流检测放大器。 对于需要独立数字电源监控器的应用,请使用 INA226。 对于实现过流检测的应用,INA301 采用了集成比较器, 可实现时间短至 1μs 的片上过流检测。

基于INA210电流检测放大器实现优化电流检测信号链

集成式电流检测模数转换器

在不同的系统中,用来测量电流的信号链路径通常都是一致的。无论是在计算机、汽车还是电机中测量电流, 几乎所有设备都具有相同的功能块。连接光、温度(或本例中的电流)等现实世界元素需要使用传感器,以便将信号转换为更易于测量的比例值(电压或电流)。

多种传感器都使用磁场感应来检测电流效应。这些传感器对于检测很大的电流或在需要进行隔离式测量时非常有效。 测量电流时最常用的传感器是电流检测或分流电阻器。 将该组件与被测量的电流串联放置后, 会在电流通过电阻器时产生成比例的差分电压。

信号路径中其余块的选择基于系统将如何使用该测量电流信息。对于大多数应用而言,有多个块是相同的,如 图 1 所示。这些块包括用于放大传感器小信号的模拟前端 (AFE)、用于数字化处理传感器放大信号的模数转 换器 (ADC) 以及用于分析传感器信息的处理器,以便系统可以相应 地响应测量的电流水平。

基于INA210电流检测放大器实现优化电流检测信号链

对AFE的一项要求是允许直接连接到在检测电阻器上形成的差分信号。AFE 的单端输出 可简化连接到后续 ADC 的接口。差分放大器配置中的运算放大器通常便是用于满足该功能要求。专用电流检测放大器(例如 INA210)采用了集成增益设置组件, 专为该类型的应用而设计。INA210 能够准确测量很小的信号,从而降低对检测电阻器的功率耗散要求。

下一个信号链块是ADC,它用于将放大的传感器信号数字化。该器件可能需要额外的外部组件(基准、振 荡器)以实现更精确的测量功能。与AFE类似,ADC块也具有各种选项。您可以选择独立转换器搭配板载基准和振荡器的实施方式,也可以选择采用板载 ADC 通道的处理器。

集成式和分立式ADC块各有优势和限制。由于ADC集成到处理器中,因此一项明显的优势是组件更少。板载ADC通道的现有指令集进一步降低了对用于支持独立 ADC的额外软件的要求。不过,数字控制器的硅工艺节点通常针对精密模拟的优化程度较低,这限制了板载转换器的性能。分立式模数转换器的一项优势就是,允许根据优化的性能属性(如分辨率、噪声或转换速度) 来选择器件。