高端双向电流并联监测芯片INA170

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
1 主要特点 INA170是美国德州仪器公司生产的高端双向电流监视器单片IC。该器件具有宽输入共模电压范围和低静态电流特性,并可利用输出偏移完成双向电流检测。其偏移电压电平由外部一只电阻和电压参考设定。当INA170单电源供电工作时,允许双向电流测量。INA170可将差动输入电压变换成一个电流输出,输出电流在负载电阻上产生的一个电压降,可在1到100的范围设置任意一个增益。IN-A170的主要特点如下: ●具有较宽的电源电压范围:+2.7~+40V; ●具有+2.7~+60V的、与电源电压独立的宽输入共模电压范围; ●增益1~100可由电阻编程设定; ●低静态电流:典型值为75μA; ●具有10μA的低输入偏置电流; ●采用薄型8引脚MSOP封装,工作温度范围可扩展到-55~+125℃。 INA170的应用领域包括:汽车、电话、计算机、电源、仪器的电流测量、便携式设备与电池后备backup系统、电池充电器和电源管理等。 2 INA170的结构功能及主要参数 INA170的引脚排列如图1所示。表1所列是其引脚功能说明。 表1 INA170引脚功能 引 脚 符 号 功 能 1 VIN+ 运算放大器(A1)反相输入 2 VIN- 运算放大器(A1)同相输入 3 VREF 参考电压输入 4 GND 地 5 Ros 偏移(失调)电阻(连接在该脚与地之间) 6 OUT 输出端(与地之间连接负载电阻) 7 NC 不连接 8 V+ 电源电压 INA170主要由运算放大器A1和偏移offsetting放大器A2组成,其内部电路组成如图2所示。 INA170主要参数范围或典型值如下: ●满标度感测输入电压Vsense:V+IN-V-IN=100mV ●共模输入电压范围:2.7~60V; ●共模抑制比:120dB; ●输入失调电压:VOS=%26;#177;0.2mV; ●输入失调电压温度漂移:1μV/℃; ●输出跨导范围:0.99~1.01mSmA/V; ●总输出误差:%26;#177;0.5%; ●输出摆幅:V+-0.9V至V+-1.2V; ●输出电流噪声密度:20pA/Hz1/2。 3 应用电路 INA170的应用电路如图3所示。该电路的负载电源电压VP范围为2.7~60V,电源电压V+可以单独施加2.7V≤V+≤40V,也可与负载电源VP共用。实际上,INA170的输入电压可以远远超过它的电源电压V+。当V+=5V时,INA170的输入电压可以达到60V。 当RS上的电压降VS施加到IC内部运算放大器反相输入电阻RG1上时,电路将产生一个电流进入NPN晶体管Q1的集电极。脚OUT上的负载电阻RL将输出电流IO转换为输出电压V0。在没有偏移的情况下,INA170的传送功能可用下面公式来表示: IO=gmV+IN-V-IN 式中,跨导gm可取1000μA/V即1mS。 由于电流测量放大器的输入电压V+IN-V-IN等于IS RS,输出电压VO=IORL,因此,输出电压VO可表示为: VO=IS RS gm RL 在INA170的脚3施加一个正参考电压VREF可在电阻ROS上产生一个电流,并迫使输出电流IO偏移。在这种情况下,输出电压VO可用下式计算: VO=VREFRL/ROS%26;#177;ISRSRL/1kΩ INA170的最大差分输入电压是0.5V,在此情况下,器件将输出一个500μA的电流。实际上,2V的差分输入电压也不会引起器件损坏。 并联电阻RS的选择依赖于具体应用,但必须兼顾小信号时的精度和最大容许电压损耗两方面的要求,应在二者之间折衷。较大的RS值在较小的电流下能减小失调的影响,从而提供较高的精度;而在RS值较小时,却能减小电源线路上的电压损失。在多数应用中,当RS能产生50~100mV的满标度并联电压时,可以保证具有最好的性能。 负载电阻RL的选择以能提供所需的满标度输出电压为原则。由于1NA170的输出阻抗非常高,其允许的RL值可高达100kΩ,因而可保证较高的精度。输出端任何附加电路的输入阻抗都应远远高于RL值,这样才能防止精度降低。 在设计PCB板和焊接时,INA170的输入脚V+IN和V-IN应尽可能靠近感测电阻RS,以减小任何串联电阻带来的误差。把负载电阻RL两端的电压作为输出电压可获得较高的精度。由于在大电流系统中,负载电流可能会流进接地点而影响测量精度。因此,为了使INA170稳定工作,在高阻抗电源和有干扰的应用中,应增加电源退耦电容,以抑制电源噪声。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200703/12473.html
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