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[参考译文] INA4181-Q1:关于负电压的高侧电流感应

Guru**** 633105 points
Other Parts Discussed in Thread: INA4181-Q1, INA181, INA4181, INA2181, INA199-Q1, LMP8640-Q1, INA203-Q1, INA250-Q1, INA193A-Q1, INA200-Q1, INA225-Q1, INA282, LMP8481-Q1, INA270A-Q1, INA210-Q1, INA282-Q1
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/733926/ina4181-q1-regarding-high-side-current-sensing-for-negative-voltages

器件型号:INA4181-Q1
主题中讨论的其他器件: INA181INA4181INA2181INA199-Q1LMP8640-Q1INA203-Q1INA250-Q1INA193A-Q1INA200-Q1INA225-Q1INA282LMP8481-Q1INA270A-Q1INA210-Q1INA282-Q1

您好!

我们正在寻找具有模拟或 SPI/I2C 输出的双通道或四通道高侧电流感应放大器。

我们希望感测以下电压的电流:

+9V
-9V
+4.25V
-4.25V

电流感测范围:0至1.5A

请根据上述要求推荐合适的放大器。

我们在 TI 网站上查看了以下 IC:

 INA4181-Q1 (具有模拟输出的4通道电流放大器)- www.ti.com/.../ina4181-q1.pdf

根据该放大器的数据表、该放大器可接受共模 IN+和 IN-引脚上-0.2V 至26V 的电压。

根据我们的理解、该放大器可用于检测+9V 和+4.25V 的电流。 请告诉我们这些器件是否可用于感测-9V 和-4.25V 的电流?

如果不是、请建议使用 INA4181-Q1的类似器件来检测以下电压下的电流:

+9V
-9V
+4.25V
-4.25V

电流感测范围:0至1.5A

谢谢、此致、
阳光明媚的瓦特

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Sunny、

     

    在测量负电压轨的电流时、您可以采用多种选择、但需要考虑在这些选项之间进行权衡。

     

    如果您需要数字选项、则应考虑阅读本参考设计:

    http://www.ti.com/lit/ug/tidu361a/tidu361a.pdf

    当共模电压(VCM)低于-0.1V 时、INA181或其四路封装 INA4181无法感测电流。 您可以采用几种方法来悬空器件的电源轨,从而移动可接受的 VCM 范围。 本文档和参考设计中提供了大量内容:

    http://www.ti.com/lit/an/sboa198/sboa198.pdf

    http://www.ti.com/tool/TIDA-00332

     

     

    方法1–使用3.3V 齐纳二极管从负总线轨为 INA4181或 INA2181供电

     

    由于只需添加齐纳二极管和限流电阻器 Rz、因此该选项应具有最小的外形尺寸。 您可能需要两个 INA2181器件。 一个(U1)由测量+9V 和+4.25V RailA 的独立电源正常供电、另一个由浮动齐纳二极管(测量-9V 和-4.25V 电源轨)供电的 INA2181 (U2)。 这里唯一的问题是、您必须对 U2的输出进行电平转换、因为它将以负电压为基准。

     

    这里要考虑的另一个问题是齐纳二极管在-9V 电源轨上的功耗。 齐纳二极管需要一些电流才能反向偏置并生成为 U2供电的3.3V 压降。 该电流由 Rz 值决定。 在温度范围内、当 Vsense 为0V 时、INA2181的 IQ 为520µA μ A。 这将随时间推移消耗电源轨的电流、如果您尝试测量毫安电流、或者知道如果您测量电池电流、负电压轨将随时间推移下降到低于齐纳二极管反向击穿电压、则可能会造成问题。

     

    请注意、齐纳二极管是必要的、因为 INA181的差分电源电压不能超过5.5V、因此直接从-9V 电源轨为其供电会损坏器件。 这里是我以分立方式对 INA181建模并将其参考到其接地引脚的原理图。 我在这里修改了齐纳二极管、使其击穿电压为5V、因此这并不代表市场上实际的齐纳器件。

     


     

    方法2–使用差分电源电压范围大于9V 的电流感应放大器

     

    这样、您就无需使用齐纳二极管来提供小于5.5V 的压降、并且可以节省反向偏置齐纳二极管所需的一些功耗。 您仍需要对电流传感器的输出进行电平转换。 符合此标准的汽车类器件包括 INA282 - Q1、LMP8640-Q1、INA193A-Q1、INA270A-Q1、INA203-Q1、 INA200-Q1、INA210-Q1、INA199-Q1、INA225-Q1、INA250-Q1、 LMP8481-Q1。

     

    方法3–与方法1和2相同、但将放大器转换为 Howland 电流泵

     

    这是通过使用一个电阻器(RF)将 U2的输出引脚馈入基准引脚来完成的。  将在 RF上 产生压降、输出将转换为电流、这更容易通过负载电阻 RL 电平转换为绝对接地。 如果负电压轨将发生超时变化、那么我建议使用运算放大器缓冲反馈路径、因为当您使用电阻器加载基准引脚时、INA181将在此拓扑中丢失 CMRR。

     

    这里的缺点是、每个 INA181通道需要两个额外的电阻器、可能还需要一个运算放大器。 以下是有关此拓扑的更多信息和理论。 http://www.ti.com/lit/an/snoa474a/snoa474a.pdf

     


     

    方法3–使用具有负 VCM 范围的电流感应放大器。

     

    其中包括 INA282-Q1、INA200-Q1、INA203-Q1、INA193A-Q1和 LMP860x-Q1。 这些器件可由3V 等低压电源轨供电、因此无需在输出上进行电平转换。 遗憾的是、它们不采用四通道封装。

     

    方法4–使用以负电源轨为基准的运算放大器

     

    您可以将 Opas 配置到差分放大器中、该放大器几乎可以像电流感应放大器那样测量小分流电压、但许多 Opas 将具有更大的可接受电压范围、因此您可能直接从-9V 电源轨为 OPA 供电。 您仍需要对 OPA 的输出进行电平转换、因为它将以-9V 为基准。 此外、您还将占用更多空间、使用 OPA 反馈网络所需的精密电阻器。

     

    希望这对您有所帮助。

     

    此致、

    Peter Iliya

    电流感应应用