[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] INA199：电流分流监控器的电源定序是否重要？

与其他放大器相比、电流感应放大器和功率监控器具有显著优势、因为测量电流的电压轨可能超过为器件供电的电压源。  对于电流感应放大器产品、很少有规定上电顺序的数据表要求、而且通常、在存在一个电源而没有另一个电源的情况下、这些产品应该是可以的(不一定可以正常运行、但也不会受到损坏)

但是、必须注意的是、在加电期间以及在输入或输出未偏置或负载的特定条件下、器件的行为未指定、并且通常不表征。  在电路设计过程中应注意考虑未指定的行为、例如在电源浮动时忽略放大器的输出、或者在输出端添加下拉电阻器以帮助防止输出悬空。

系统中包含的各种器件可能需要特定的上电序列来保持其结构并确保正常运行。  此类器件要求会增加系统的复杂性和成本。  提供正确排序的一些原因包括闩锁效应预防和生成预期输出。  德州仪器电流并联监视器经设计具有强大的耐用性和抗闩锁效应。  但是、当在电源引脚没有适当工作电压的情况下向 SENSE 引脚施加共模电压时、可能会在输出上观察到偏移和非典型瞬态行为。 下面是针对 INA199观察到的行为。

图2中在 INA199的输出引脚上观察到的输出是在图1所示的条件下生成的。  从这个图中我们可以看到、在没有电源电压的情况下、这个特定器件显示了小的周期性波形。   如果在项目的设计阶段未考虑上述行为、则可能会导致问题。  该器件在偏置时将正常工作、但在没有电源的情况下、它可能会触发下游器件、该器件会采取各种纠正措施来关断系统。

例如、器件被禁用、然后定期唤醒以测量系统中的电流、并在电流超过某些预设水平时关闭系统。  这是一个实现了节能方法的非常典型的应用。  现在、如果器件的输出馈入微控制器上的 ADC、并且 ADC 在放大器的断电期间进行转换、则 ADC 可能会看到非零电压。  如果微控制器未编程为在放大器断电期间忽略 ADC 测量值、则可以针对不存在的高电流情况做出决定并采取纠正措施。

除了输出产生意外信号外、浮动电源还可能产生意外信号、从而影响使用同一电源轨的其他器件。  图3显示了使用图1中使用的相同设置时 INA199的电源轨如何受到影响。

从图3中、在浮动电源引脚上观察到接近1.8V 标准轨值的电压纹波。  如果存在这种问题、则可以将电源接地、直至加电方便。  通常、对于低功耗电流感应放大器、可以使用微控制器上的 GPIO 引脚为器件供电和禁用器件。  在 INA199的这种特定情况下、电源轨问题已修复、但现在输出表现出不同的行为。

图5中所示的行为是使用图4中所示的设置生成的。  从这个设置中可以看出、当电源被接至 GND 时、输出呈现一个稳定的相对于接地的600mV 偏移。  尽管接地电源引脚可以固定电源引脚的行为、但根据输出的负载、甚至可能不需要此测量。  上述所有示例的输出都有一个来自示波器探针的10MΩ 负载。  但是、如果将输出负载更改为足够小的值、电源上的纹波将消失。

图7中观察到的信号是通过图6中的设置生成的。  在这里、μ 10kΩ 解决了电源轨问题。  此外、从图7可以推断、负载与器件的内部电路形成分压器、而较小的负载最终会导致内部阻抗上的压降更大、从而产生较低的输出电压。  如果修改图6中的设置、使 V+接地、则结果是相同的。

最后一个需要注意的情况可能是、如果仅为电源引脚供电、则输出引脚和感应引脚会表现出何种行为。  图9展示了悬空感应引脚的行为、而图8阐明了设置。

从图8中可以看出、一些电荷注入一些器件寄生效应、从而在 V+处的5V 电源开启时产生瞬态300mV 尖峰。  然而、在这个初始尖峰之后、输出和输入引脚都测量接近接地的值。  如果 SENSE 引脚碰巧下拉至 GND、则该行为会消失、如图10和11所示。

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