LT1787高端電流檢測放大器用于更高電壓的電信和工業(yè)應(yīng)用

Glen Brisebois 和 Richard Markell

LT?1787 高端電流檢測放大器提供了對流入或流出電源的電流的精準(zhǔn)測量。該器件產(chǎn)生的輸出電壓與流經(jīng)外部電流檢測電阻的電流成正比。憑借一個極小的 40μV （典型值） 輸入失調(diào)電壓，LT1787 在 12mV 全標(biāo)度輸入時具有優(yōu)于 250 位、過零準(zhǔn)確的動態(tài)范圍。60V的最大電源電壓規(guī)格使該器件不僅可用于低壓電池應(yīng)用，還可用于更高電壓的電信和工業(yè)應(yīng)用。獨(dú)立 V電子電氣和 V偏見引腳使得 LT1787 的應(yīng)用極為通用。

該器件由其正在監(jiān)視的電源自供電，僅需 60μA 的電源電流。LT1787 的電源抑制比在 超過120分貝。該器件在輸入至輸出之間具有 8 的固定電壓增益。

LT1787 的其他特性包括用于輸入噪聲濾波 （差分和共模） 和 能夠在 2.5V 至 60V 的極寬電源范圍內(nèi)工作。零件的功能圖及其工作原理詳見側(cè)欄。該器件采用 8 引腳 SO 和 MSOP 封裝。

使用 A/D 轉(zhuǎn)換器操作

圖 1 示出了一款高分辨率 （12 位）、雙向電流至位轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)原理圖，該轉(zhuǎn)換器采用 LT1787、LT1783 SOT-23 1.2MHz 微功率、軌至軌運(yùn)放和 LTC1404 SO-8 封裝、具停機(jī)功能的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。如圖所示，該電路允許以3位分辨率將輸入電流數(shù)字化，從大約–2A到大約12A。

圖1.LT1787 連接到 LTC1404 ADC：雙向電流至位轉(zhuǎn)換器。

LT1787 的輸出電壓由 LT1783 緩沖、濾波并施加于 LTC1404 的 A在針。施加于V的精密偏置電壓偏見LT1787 的引腳由 LTC1404 的基準(zhǔn)輸出獲得，典型值為 2.43V。該偏置電壓將 LT1787 的零電流輸出設(shè)定為 2.43V，或?qū)τ谀?shù)轉(zhuǎn)換器而言約為中間范圍，從而允許測量正向和負(fù)方向的電流。請注意，LTC1404 的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為 4.096V;因此，轉(zhuǎn)換器的輸出是 LT1 輸出的每毫伏輸入電壓 1787 個計數(shù)，或 R 兩端輸入電壓的 8 個計數(shù)/mV意義.零檢測電流轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換器的2.43V或2430個計數(shù)。滿量程正電流為 4096 計數(shù)，滿量程負(fù)電流為 0 計數(shù)。

圖2顯示了整個系統(tǒng)的電流與輸出代碼。LTC1404 具有一個數(shù)字接口，該接口由 CLK 和 CONV 輸入以及 D外串行數(shù)字輸出。這些信號提供了廣泛的靈活性，允許該器件與大多數(shù)微處理器和DSP接口。

圖2.電流與輸出代碼。

LT1787 的輸出電壓 VOUT 通過以下關(guān)系與輸入檢測電壓相關(guān)：

VSENSE = ISENSE ? RSENSE

VOUT = 8(VSENSE) + VBIAS

雖然本圖選擇了–3A至2A范圍，但其他電流范圍可以通過檢測電阻值的簡單變化來適應(yīng)。得出正確的RSENSE值，使最大檢測電流和檢測電阻值的乘積等于所需的最大檢測電壓（12位分辨率為250mV）。例如，檢測最大電流為10A的檢測電阻值為250mV/10A = 0.025Ω。最小可測量電流為10A/4096計數(shù)= 2.44mA/計數(shù)。如果只需要10位分辨率，則滿量程電壓可以降低到60mV，RSENSE可以降低到0.006Ω。確保檢測電阻 IMAX2 ? RSENSE 中的功耗不超過電阻器的最大額定功率。

結(jié)論

LT?1787 高端電流檢測放大器提供了一種易于使用的電流檢測方法，具有 12 位分辨率，適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。該器件的工作電壓可達(dá) 60V，非常適合電信或工業(yè)應(yīng)用中的高壓系統(tǒng)。此外，該器件還可以應(yīng)用于電池供電的手持設(shè)備和計算機(jī)，在這些應(yīng)用中，測量消耗的電流量和/或電池中剩余的電量至關(guān)重要。

操作理論（見圖3）

輸入 VS+ 和 VS– 將檢測電壓施加到匹配的電阻 RG1 和 RG2。電阻RG1和RG2的兩端被放大器A1的電壓增益強(qiáng)制處于相等的電位。通過RG1和RG2的電流被迫流過晶體管Q1和Q2，并通過1：1電流鏡在節(jié)點(diǎn)VOUT處求和。來自 RG1 和 RG2 流經(jīng)電阻 ROUT 的凈電流提供 8 的電壓增益。正檢測電壓使 VOUT 相對于引腳 VBIAS 為正。

引腳 VEE、VBIAS 和 VOUT 可以通過多種方式連接，以與后續(xù)電路接口?？奢p松支持分離電源和單電源輸出配置。

放大器A1的電源電流從VS–引腳汲取。用戶可以通過仔細(xì)選擇連接極性來選擇將此電流包含在監(jiān)控電流中（通過RSENSE）。

圖3.LT1787 功能圖。

審核編輯：郭婷