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      電流檢測方案

      發布時間:2021-05-10 來源:Namrata Pandya 責任編輯:wenwei

      【導讀】與十年前相比,現在的電子產品具有更多的功能。工程師們不得不設計精密的系統,常以“創造性”滿足嚴格的功率預算,以保持高能效。預測系統的維護和保護需要快速反應系統的響應。一個關鍵功能是監測系統的電流消耗和壓降。
       
      在所有的電流檢測法中,使用放大器監測分流的電流是到目前為止最常用的方法。電流檢測可以使用電流檢測放大器(CSA)或帶有外部增益設置電阻的運算放大器(Op Amp)來實現(圖1)。這兩者的選擇,取決于性能要求和物料單(BOM) 的目標成本。
       
      電流檢測方案
      圖1(a)帶有外部增益設置電阻的運算放大器      圖1(b)電流檢測    
       
      從性能的角度,增益設置電阻之間的不匹配會影響電流測量的精度,繼而影響并聯器件的尺寸。其他設計考慮因素包括器件規格(輸入偏置電壓、共模抑制、增益誤差)、并聯器件尺寸、分流位置和PCB布局。我們將在隨后的博客中深入分析這些因素?,F在,讓我們大體看看這些因素。
       
      我們選取了四個放大器(LM358,NCS20081,NCS333和NCS214R),比較從通用到精密放大器(圖2和圖3中從左到右)的性能優勢。
       
      NCV214R集成增益設置電阻,以獲得更好的匹配和共模性能。其他的則需要外部電阻網絡。假設在LM 358、NCS20081和NCS333的性能比較中使用了匹配的電阻網絡。NCS214R提供最高的精度(圖2)和極高能效的方案(圖3)。
       
      電流檢測方案
      圖2:對于固定的分流壓降(例如50 mv),偏置誤差有幾個數量級的差異
       
      電流檢測方案
      圖3:若要實現最大的系統能效,對于固定的偏置誤差,較低的分流壓降會降低功耗
       
      從BOM成本的角度,一個匹配良好的電阻網絡將貴(~1美元)到足以抵消使用通用運放(~0.10美元)節省的成本。雖然電流檢測放大器貴,但當比較完整的方案成本時,它們很可能比運放方案更便宜。
       
      但是等等!不僅僅如此…另一個優勢是:方案的尺寸。帶外部電阻網絡的運放不會像uQFN或SC70中的NCS21xR那樣小。
       
      電流檢測方案
       
       
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