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Other Parts Discussed in Thread: INA240
https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/978376/ina240-current-sense-range
是否可以使用 INA240测量150A 的电流？我需要精密分流放大器来测量电机控制应用中150A 的双向电流。TI 是否有任何其他替代器件支持该范围。
谢谢、此致
Reshma、
这取决于您选择与 INA240连接的分流器、但是的、您应该能够使用器件测量此电流量。 设计挑战将在于系统中允许的热量与器件的精度。 对于增益为20V/V 且 Vs 为5V 的 A1型号、考虑到摆幅至轨、您可以在此处使用的最大分流器为(5V-0.2V)/20/150A = 1.6mΩ Ω。
这里的问题是，对于分流器的选择， 最大范围的热输出为1.6mΩ*150A*150A =36W！
因此、您很可能需要在感应电压方面选择比此处的满量程范围更小的器件、以降低热输出。 您是否知道您的设计中可以耗散/承受多少热量？
其次、您需要在低端上测量什么电流水平？ 当信号降低到0时、器件的偏移将变得更加明显、并向系统注入额外的误差。
虽然 INA240被称为"电流感应放大器"、但这并不意味着它实际上测量电流。 它是一款应用特定的仪表放大器、用于测量其两个输入之间的差分电压、并输出放大的差分。 因此、能否测量150A 的电流完全取决于您将所述150A 的电流转换为放大器预期的电压。 换言之：如果 TI 制造电流传感器、则可能会询问有关"TI 器件在150A 下工作"的问题。 据我所知、TI 并不制造这些产品。
因此、您需要提供电流传感器：一种将电流转换为 INA240可以放大的电压的器件。 当然、现在显而易见的问题是：放大器是信号链中的第二个。 您的换能器是什么？ 该器件通常是分流电阻器。 但这不是唯一的选择、因此从放大器输出开始设计并不总是最佳方法。
INA240具有四种固定增益之一：20、50、100和200。 输出基本上会摆动轨到轨、但请注意：它无法完全摆动到 GND、因此电流测量范围不会扩展到0.000A、而是略高于它。
假设我们现在选择了一个200增益器件、并假设150A 应该涵盖4.5V 的输出范围-这将取决于您使用的 ADC。 我们需要在 INA 的输入上具有4.5V/200 = 23mV。 由于200的增益与150的满量程电流"相似"、因此我们可以立即估算分流器中耗散的功率、使其略小于满量程放大输出电压、即~4W、或更精确地估算为23mV*150A=3.5W。 如果您选择增益较低的器件、则分流器中耗散的功率将增大、因为分流器上的电压将增大。
在现代设计中、最大程度地降低体积和功率耗散是一项典型要求、因此您可能必须使用最高增益选项。 为了保持分流器(分流器)的增益精度、您可以使其与已知温度的其他温度相等。 有时、功率级模块具有专用的散热器温度传感器、或者您的风扇控制器或系统监控器可能在散热器上连接了一个传感器、然后可用于在软件中校准传感器的增益与温度的相关性。 否则、您应该使用连接到分流器本身的温度传感器-这通常会有问题。 您可能会发现分流器的温度系数是可以接受的-但这不能忽略、因为分流器在正常运行期间会固有地预热。 您必须计算预期分流器处于的整个温度范围内的满量程读数变化(即最低环境温度到最高环境温度+分流器温度上升(满负载)。
150A、4.5V 满量程输出的分流器的电阻为23mV/150A=0.15m Ω。 通过快速检查 DigiKey、可得出150uOhm、37.5W 额定分流器-对于您的应用而言、可能太大或太昂贵。 搜索更广泛的分流电阻和更广泛的供应商将产生其他合适的器件。
让我们不要忘记、使用分流电阻器作为电流传感器并不是唯一的解决方案。 也可以使用具有内置信号调节功能的霍尔传感器。 对于交流电流、您可以使用 Rogowski 线圈、该线圈通常可通过瞬态保护网络"直接"连接到 ADC 输入、无需预放大。 有很多选择、并且很大程度上取决于成本、尺寸和上市时间的限制。
