电流检测方案

    与十年前相比,现在的电子产品具有更多的功能。工程师们不得不设计精密的系统,常以“创造性”满足严格的功率预算,以保持高能效。预测系统的维护和保护需要快速反应系统的响应。一个关键功能是监测系统的电流消耗和压降。

    在所有的电流检测法中,使用放大器监测分流的电流是到目前为止最常用的方法。电流检测可以使用电流检测放大器(CSA)或带有外部增益设置电阻的运算放大器(OpAmp)来实现(图1)。这两者的选择,取决于性能要求和物料单(BOM)的目标成本。

电流检测方案

    Typicalopampcurrentsensingrequires2to4precisionresistors:普通的运放电流检测需要2至4个精密的电阻

    NCS21xRhasintegratedprecisionresistors:NCS21xR集成精密的电阻

    图1(a)带有外部增益设置电阻的运算放大器图1(b)电流检测

    从性能的角度,增益设置电阻之间的不匹配会影响电流测量的精度,继而影响并联器件的尺寸。其他设计考虑因素包括器件规格(输入偏置电压、共模抑制、增益误差)、并联器件尺寸、分流位置和PCB布局。我们将在随后的博客中深入分析这些因素。现在,让我们大体看看这些因素。

    我们选取了四个放大器(LM358,NCS20081,NCS333和NCS214R),比较从通用到精密放大器(图2和图3中从左到右)的性能优势。

    NCV214R集成增益设置电阻,以获得更好的匹配和共模性能。其他的则需要外部电阻网络。假设在LM358、NCS20081和NCS333的性能比较中使用了匹配的电阻网络。NCS214R提供最高的精度(图2)和极高能效的方案(图3)。

电流检测方案

    Witha50mVshuntdrop:14%offseterror

    50mV分流压降:14%偏置误差

    Witha50mVshuntdrop:7%offseterror

    50mV分流压降:7%偏置误差

    Witha50mVshuntdrop:0.02%offseterror

    50mV分流压降:0.02%偏置误差

    Witha50mVshuntdrop:0.12%offseterror

    50mV分流压降:0.12%偏置误差

    Reduceoffsetvoltage:减小偏置电压

    Improveaccuracy:提高精确度

    Systemperformanceimproves:系统性能提升

    图2:对于固定的分流压降(例如50mv),偏置误差有几个数量级的差异

电流检测方案

    Toachieve2%offseterror:350mVshuntdrop

    要达到2%偏置误差:分流压降350mV

    Toachieve2%offseterror:175mVshuntdrop

    要达到2%偏置误差:分流压降175mV

    Toachieve2%offseterror:0.5mVshuntdrop

    要达到2%偏置误差:分流压降0.5mV

    Toachieve2%offseterror:3mVshuntdrop

    要达到2%偏置误差:分流压降3mV

    Reducevoltagedropacrosssenseresistor:减小检测电阻压降

    Reducepowerdissipation:降低功耗

    Systemefficiencyimproves:系统能效提升

    图3:若要实现最大的系统能效,对于固定的偏置误差,较低的分流压降会降低功耗

    从BOM成本的角度,一个匹配良好的电阻网络将贵(~1美元)到足以抵消使用通用运放(~0.10美元)节省的成本。虽然电流检测放大器贵,但当比较完整的方案成本时,它们很可能比运放方案更便宜。

    但是等等!不仅仅如此…另一个优势是:方案的尺寸。带外部电阻网络的运放不会像uQFN或SC70中的NCS21xR那样小。

    请访问我们的电流检测放大器产品页,以获得更多信息,或就您的电流检测问题向我们提问。

    产品NCS210RNCS211RNCS213RNCS214R

    增益(V/V)20050050100

    增益误差(%)1111

    偏置电压(µV)353510060

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