采用新型放大器实现高性能的电流检测

对检测电阻的大小有一个限制。放大器的输入范围和最大期望电流将决定最大的可用检测电阻(等式2)。

例如，如果通过检测电阻的最大电流(ISENSE_MAX)预期为50mA，而高端电流检测放大器所能接收的最大输入电压为250mV(VSENSE_MAX)，则最大检测电阻为5ohms (RSENSE_MAX)。

理论上，不应该强迫设计师通过增加检测电阻来补偿放大器。只要放大器能够以足够的增益和精度工作，设计师就应该使用最小可接受的检测电阻。这可以根据电流检测放大器的输入偏置电压和必须处理的最小电流来计算。

例如，如果需要1mA的分辨率(IRES)，而高端电流检测放大器的偏置电压是1mV (VOFFSET)，最大检测电阻则应为1ohm (RSENSE_MIN)。方程3强调了一个关键点，即最小检测电阻直接与高端电流检测放大器的偏置电压有关。

密切关注先进的电流检测放大器

由于具有高端电流检测的精度，新一代高端电流检测放大器的性能相对于上一代有了显著的改善。例如，凌力尔特科技公司的LTC6102就是一款结合了零漂移技术的最新高端电流检测放大器。该放大器的输入偏置电压只有10μV，最大偏置漂移只有50nV/℃。与上一代的电流检测放大器相比，LTC6102可以使用更小的检测电阻2。如果系统能够允许更大的VSENSE， LTC6102可以接收高达2V的检测电压。这种组合偏置加上这一最大检测电压可以使放大器提供106dB的动态范围，从而能够处理来自电流放大器的微安级电流。用它可以检测更小的电流，因为可以利用外部电阻达到任意的增益值。通过利用精密电阻器，增益精度可以优于99%。

图6：凌力尔特科技公司的LTC6102可以直接实现高端电流检测。配置该器件只需一个RSENSE和两个增益电阻器。设计师可以通过选择RIN和 ROUT来定制功耗、响应时间以及输入/输出阻抗特性。

LTC6102也并不牺牲其他重要的电流检测功能。高输入阻抗将输入偏置电流限制在300pA以下。LTC6102在高达105V的共模输入电压条件下仍能工作。共模抑制达到130dB，在100V的共模输入电压范围内所贡献的偏差小于32 uV3。在故障保护方面，该器件的响应时间为1usec，因此在负载或电源发生意外时能够迅速地关断电源。

2与具有1mV偏置电压和1 uV/℃漂移的典型高端电流检测放大器相比，LTC6102具有最小的理论检测电阻值(RSENSE_MIN, 等式3)，对于任何给定的电流分辨率(IRES) 而言都要小99%。

3共模抑制等于20 * Log [VCM / VOS]。

本文小结

高端电流检测放大器为检测和控制电流提供了诸多内在的优势。先进的电池管理和电机控制技术就是很好的一些实际应用案例，它们对具有更高共模电压、更高准确度和更高精度的电流检测放大器提出迫切需求。业界领先的LTC6102由于具有强大的功能和出色的精度而得到了业界的青睐。目前的高端电流检测放大器已经达到了业界领先精度的运算放大器的性能水平，为设计师提供了一个简单、多功能和高精度的选择，可以完全替代过去精度低而且复杂的电流检测电路。


有关更多电流检测方面的信息，请参考凌力尔特科技公司编写的ISENSE应用手册，其中收集了许多电流检测电路，读者可以到www.linear.com/currentsense下载。



作者：Grey Zimmer

凌力尔特科技公司