[参考译文] INA110：INA110

您好：  

这些电路在差分配置中利用放大器、以放大两个输入的差值并根据 Vref 来改变该量。

其公式为：Vout = G *(Vin+ - Vin- )+ Vref

其中 G 基于四个电阻器的值、四个电阻器值之间的任何差异都可能导致增益值误差。

为方便起见、我们以 差分放大器产品的形式提供这些电路的集成解决方案。 这些芯片将以下电路与“Match"电“电阻集成在一起、以便 在整个温度变化范围内实现其指定的增益。  

施加 1/2 Vs Vref (3.3 的 1.65) 之间的区别在于、是要检测双向电流还是单向电流。  

当电源电压为 0V 和 3.3V 时、Vref = 0 时、(Vin+- Vin- ) 的差值只能 在一个方向上增加、因为器件无法输出低于 0 的电压。 因此、您具有 0V 至 3.3V 的单向电流检测输出摆幅。

在相同电源下、当 Vref = 1.65 时、 (Vin+ - Vin-  ) 的差值 现在将以 1.65V 为中心、并摆幅高于或低于 1.65V（最高 0V 和 3.3V）、具体取决于哪个 Vin 更大。 在这种情况下、电流可以是双向的、因为电压差会双向摆动。  

为了帮助您选择适合您设计的器件、我想详细了解您的系统。
您的电路需要多大的增益？ 这个 ADC 馈入的规格是什么？ 有哪些电源轨？

此致、

Kevin

我认为您的回答不能令人信服、因为我使用的配置不需要 1.65VDC Vref 来控制 BLDC 电机、并且仍然能够测量双向电流。 如我下面发送的图像所示。

STMicroelectronics 的测量电路通常使用此配置来测量 BLDC 电机控制应用中的电流。

您好、很抱歉混淆。

您发送的电路不需要 1.65VDC Vref 来测量双向电流、因为电阻器值将 3.3V 信号分压以将输入信号 Vshunt_1 偏移至大约 1/2 Vs (1.416V)。 请注意在原始文章中、两个电路的电阻值之间的差异。 第一个电路使用两个 1k Ω 电阻器和两个 33k Ω 电阻器、而第二个电路使用四个不同的电阻器值。 有关我对没有 1.65VDC Vref 的电路的分析、请参阅以下公式：

R1 = 3.4k、R2 = 13k、R3 = 787、R4 = 8060、Ref = 3.3V V- = 0 (GND)、V+= Vshunt

Vout =(-(V-)* R2/R1)+(Ref +((V+)- Ref)* R4/(R3+R4)* (R1+R2)/R1

Vout =(- 0 * 13k / 3.4k)+(3.3 +(Vshunt - 3.3)*(8060 /(8060+787))*(3.4k+13k)/3.4k

VOUT = 0 +(3.3 +(Vshunt - 3.3)* 0.91)* 4.82

VOUT = 15.92 +(Vshunt - 3.3)* 4.39

VOUT = 15.92 + Vshunt * 4.39 - 14.50

VOUT = 1.416 + Vshunt * 4.39

由于所选的电阻值、该传递函数将电路描述为具有 4.39V/V 的增益和 1.416V 的 Vref。 此外、 我需要知道系统的输入共模电压、以验证我的分析结果。 实现此类分立式解决方案的权衡涉及空间和增益误差漂移。

Vref 和增益都将取决于这些电阻器、因此电阻随温度的任何变化都会影响这些值。 或者、我们的集成解决方案还提供内部连接的匹配电阻器、与分立式电阻器相比、这些电阻器在整个温度范围内显示出出色的性能。 提供单独的 1.65VDC Vref 可确保 Vref 不会因电阻变化而发生变化。

如果这澄清了我之前的帖子、或者您有任何其他问题、请告诉我！

此致、

Kevin

感谢您的详细答复。

N 在您的原始后标出两个电路的电阻值之间的差异。 第一个电路使用两个 1k Ω 电阻器和两个 33k Ω 电阻器、而第二个电路使用四个不同的电阻器值。 有关我对没有 1.65VDC Vref 的电路的分析、请参阅以下公式：

正确 — 我目前正在评估电机控制系统中两种常用的电流检测放大器配置。 我提供的两个原理图是用于说明的示例、并不代表最终确定的元件值。 我的目标是清楚地了解这两种放大器拓扑在工作原理和特性方面的技术差异。 对于相电流可高达 80A RMS 的高功率 ESC（电子速度控制器）设计、我想评估哪种配置在电流测量精度方面更合适。

您好、感谢您对您的用例进行澄清。

拓扑、两个电路是相同的。 输出电压传递函数根据您的电阻值和所提供的基准电压而变化。 R1 = R3、R2 = R4（与两个 1k 欧姆电阻器和两个 33k 欧姆电阻器类似）是很常见的、因为匹配值将公式简化为：

VOUT = R2/R1 *(V+- V-)+ Vref

但这样做的代价是无法通过 3.3V 电源提供 1/2 Vs 基准。 如需有关这些拓扑的技术原理和特性的更多指导内容、我强烈建议您在以下位置使用我们的高精度实验室仪表放大器系列： https://www.ti.com/video/series/precision-labs/ti-precision-labs-instrumentation-amplifiers.html

电流测量中的误差将来自运算放大器以及电阻器的容差和漂移。 使用差分放大器可更大限度地减小 因电阻器集成到器件中而导致的电阻器差异相关的误差。

目标是感应高达 80A RMS 的电流、您需要首先选择合适的分流电阻、下面提供的输入电压范围为 V = IR。 对于更大的电阻值、 运算放大器将提供更大的输入范围、从而提供更好的信噪比、但连接的负载上会发生更大的电压变化并产生更大的功率耗散。 对于较小的电阻器值、功耗更低、热漂移更小、但信号范围更小且更容易产生噪声。 分流电阻器上的这个电压将被馈入差分放大器、在差分放大器中、信号将被一定量的增益放大。 根据此增益、输出信号可能足够大、也可能不足以覆盖 ADC 的满量程输入范围、因此在将信号馈送到 ADC 之前、可以包含一个额外的放大器。

根据预期的输入电压范围和输入电压共模、您可以选择符合增益要求的放大器、测量精度要求大概由接收此数据的 ADC 设定。 为了更好地帮助您选择器件、我需要有关您的系统的更多信息、否则如果您没有更多问题、我可以关闭主题。  

此致、

Kevin

您好 Kevin  

感谢您为我提供这样一个详细的答复。 由于您对放大器电路的了解、我仍然希望向您提出更多问题。

我在没有使用 ESC 工程设计中的 1.65VDC 基准的情况下测试了电路。 但是、我遇到了一个问题。 您可能很难解决问题、但根据您的经验、您能给我一些建议吗？

您好、感谢您提供有关您的电路的其他信息、并感谢您告诉我您已经尝试过的解决方案。

三个电流振幅之间的变化 可能是由电流检测电路 A、B 和 C 之间的增益差异引起的。  也称为增益误差 。 此外、大约 16 的增益会放大用于电路 A、B 和 C 的电阻器之间的任何差异、因此 0.1%的误差会乘以增益。 为了获得更精确的性能、集成式解决方案会更适合您的应用。  

如果您要减小振幅差、我强烈建议使用差分放大器、例如 INA597：

https://www.ti.com/product/INA597

此外、我想对您之前的帖子进行一些澄清：

我们目前遇到了一个问题、即三相电流随着负载的变化（当前幅度值不相等）变得越来越不平衡。

此测量是在电路中的哪个位置进行的？ 您提到了“电流检测温漂“、但提供的示波器屏幕截图不能是放大器输出、因为运算放大器输出无法摆动到 0V 负电源以下。 这种差异是否 会出现在运算放大器输出端？

此外、  您能否提供有关最低电流检测要求的更多信息？  您尝试测量的电流的最小差异是多少？

我非常感谢您的澄清、因此我可以帮助您解决此问题！

此致、

Kevin

此测量是在电路中的哪个位置进行的？  您提到了“电流检测温漂“、但提供的示波器屏幕截图不能是放大器输出、因为运算放大器输出无法摆动到 0V 负电源以下。  这种差异是否 会出现在运算放大器输出端？

这个结果不是来自运算放大器输出—我使用三相电流探头来测量电机电流。 探头是隔离的、因此它可以显示正值和负值。

此外、 您能否提供有关最低电流检测要求的更多信息？  您尝试测量的电流的最小差异是多少？

我用于测量电流以控制 BLDC 电机、其负载范围是从空载到满载。 由于差异很大、我不确定此时如何准确地回答您的问题。