电流传感器实战2-韦克威-专业FAE指导

仪表放大器 仪表放大器通常由具有缓冲输入的DA输出级组成 。

优于DA的第一个优点是能够使用外部电阻器（Rg）轻松更改设备的差分增益（Adm）。其次，电流传感器输入连接到缓冲放大器的同相输入。同相输入为高阻抗，这意味着系统总线电压几乎没有负载，从而可检测到较小的系统电流。但是，一个缺点是IA的输入共模电压受到其电源电压的限制。因此，通常将IA用于低端测量（图7）。

可以在高端测量中使用IA（见图8）。设计人员必须确保系统总线电压在IA的输入共模范围内（由其电源电压决定）。

电流分流监控器

分流监控器是在系统上几乎没有负载的设备，并允许在高共模电压条件下感应电流。通过设计独特的输入级可以获得此功能。图9描绘了典型的运算放大器共射极输入级，图10描绘了CSM的共基输入级。

为了说明这种好处，让我们看一个比较高端测量（Vcm = 70V）的DA和CSM的示例。

一种可能的CSM解决方案包括INA282，其输入共模范围从–16V扩展至80V。在Vcm = 70V时，输入偏置电流约为25 µA。一种可能的DA解决方案包括INA146。INA146可以在±15V电源下接受±100V的输入共模电压。器件的共模输入阻抗为55kΩ。因此，该设备将从总线电源汲取70V / 55kΩ= 1.27mA。该比较表明，在大共模电压下，CSM可以产生更高的精度（或更大的负载电流范围）。

如同一示例所示，与CSM相比，DA具有更大的共模电压范围。

最后，为了保持良好的共模抑制比和理想的价格，CSM通常具有固定的收益。例外包括电流输出设备和数字设备，电流传感器的电流输出设备需要外部精密电阻来设置增益。

方向性

双向负载电流的解决方案包括大多数DA，IA和CSM。数据表通常指示设备是否可以在双向系统中使用。双向性的一个关键指标是参考输入的可用性，分别如图3和6的DA和IA示意图所示。如本系列第1部分中所述，在设备的参考引脚上放置一个电压会将输出参考为该电压。

输入输出电压范围

必须注意确保本文中提到的所有器件的输入和输出电压范围都在数据表规格范围内。范围在其数据表的“推荐操作条件”表中列出。至少违反设备的输入范围可确保非线性工作。根据持续时间和严重性，将设备的输入暴露于数据手册建议范围之外的电压下也会损坏设备。器件的输出范围直接取决于电源电压。必须确保输入电压与设备/电路增益的乘积在设备的输出范围规格之内。

在为IA解决方案选择电源电压时，这一点尤其重要。如图6所示，传统的三个运算放大器IA通常在数据表中有一个图，显示了在不同电源条件下输出电压范围与输入共模范围的关系。