深入解析Onsemi NCS21671/NCV21671電流檢測(cè)放大器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電流檢測(cè)是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)，它廣泛應(yīng)用于電源管理、電池監(jiān)控、電機(jī)控制等眾多場(chǎng)景。Onsemi推出的NCS21671和NCV21671系列電流檢測(cè)放大器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了工程師們的理想選擇。本文將對(duì)這兩款器件進(jìn)行詳細(xì)解析，幫助工程師們更好地了解和應(yīng)用它們。

文件下載：NCS21671-D.PDF

產(chǎn)品概述

NCS21671和NCV21671是一系列電壓輸出電流檢測(cè)放大器，提供25、50、100和200 V/V的增益選項(xiàng)。它們能夠在-0.1 V至40 V的共模電壓下測(cè)量分流器兩端的電壓，且不受電源電壓的影響。零漂移架構(gòu)的低失調(diào)特性，使得在滿量程低至10 mV的電壓降情況下也能實(shí)現(xiàn)精確的電流檢測(cè)。此外，該系列器件還具備可選的使能功能，可在禁用或電源電壓低于1.5 V時(shí)，將輸入引腳和電源引腳的電流消耗降至極低水平。同時(shí)，還提供了兩個(gè)可選引腳，用于簡(jiǎn)化輸入濾波。

產(chǎn)品特性

寬共模輸入范圍

• 共模輸入范圍為-0.1 V至40 V，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)論是低電壓還是高電壓系統(tǒng)，都能穩(wěn)定工作。

  寬電源電壓范圍

• 電源電壓范圍為1.8 V至5.5 V，可使用單電源供電，最大供電電流僅為80 μA，具有低功耗的特點(diǎn)。

  低失調(diào)電壓

• 最大失調(diào)電壓為25 μV，確保了高精度的電流檢測(cè)。

  軌到軌輸出能力

• 輸出能夠達(dá)到電源軌，提供了更大的動(dòng)態(tài)范圍。

  低電流消耗

• 最大電流消耗為80 μA，有助于降低系統(tǒng)功耗。

  使能引腳

• 可用于關(guān)閉輸入和電源電流，實(shí)現(xiàn)低功耗模式。

  可選輸入濾波

• 通過(guò)CIN+和CIN-引腳可實(shí)現(xiàn)輸入濾波，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

  汽車級(jí)應(yīng)用

• NCV前綴的器件適用于汽車和其他需要獨(dú)特現(xiàn)場(chǎng)和控制變更要求的應(yīng)用，符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，并具備PPAP能力。

  環(huán)保特性

• 這些器件為無(wú)鉛、無(wú)鹵化物/BFR無(wú)鉛產(chǎn)品，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

引腳功能

電氣特性

輸入特性

• 共模抑制比（CMRR）：在不同增益和溫度范圍內(nèi)，CMRR可達(dá)109 dB至134 dB，有效抑制共模干擾。
• 輸入失調(diào)電壓（Vos）：在不同增益下，輸入失調(diào)電壓最大為±19 μV，確保了高精度的測(cè)量。
• 輸入失調(diào)電壓漂移（dVos/dT）：最大為±0.5 μV/°C，保證了在溫度變化時(shí)的穩(wěn)定性。
• 電源抑制比（PSRR）：在1.8 V至5.5 V的電源電壓范圍內(nèi)，PSRR最大為±10 μV/V，減少了電源波動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響。
• 輸入偏置電流（IB）：最大為35 μA，關(guān)斷模式下最大為500 nA，降低了對(duì)輸入信號(hào)的影響。

輸出特性

• 增益：提供25、50、100和200 V/V的增益選項(xiàng)，滿足不同應(yīng)用的需求。
• 增益誤差：在-40°C至125°C的溫度范圍內(nèi)，增益誤差最大為±0.5%，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
• 非線性誤差：最大為±0.01%，確保了線性度。
• 參考電壓抑制比（RVRR）：在不同增益下，RVRR最大為27 μV/V，減少了參考電壓變化對(duì)輸出的影響。
• 最大容性負(fù)載：最大容性負(fù)載為1 nF，可驅(qū)動(dòng)一定的容性負(fù)載。

頻率響應(yīng)

• 帶寬（BW）：在不同增益下，帶寬為20 kHz至40 kHz，滿足了大多數(shù)應(yīng)用的頻率要求。
• 壓擺率（SR）：最大為0.3 V/μs，確保了快速的信號(hào)響應(yīng)。
• 建立時(shí)間（TS）：從電流階躍到最終值的1%以內(nèi)的建立時(shí)間最大為30 μs，保證了測(cè)量的及時(shí)性。

噪聲特性

• 電壓噪聲密度（en）：在不同增益下，電壓噪聲密度最大為56 nV/√Hz，降低了噪聲對(duì)測(cè)量的影響。

電源特性

• 靜態(tài)電流（IQ）：最大為80 μA，關(guān)斷模式下最大為0.5 μA，降低了功耗。
• 上電時(shí)間（tPON）：最大為40 μs，確保了快速啟動(dòng)。

典型應(yīng)用

電源總線監(jiān)控

• 可用于監(jiān)控電源總線的電流，確保電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

  電池電流監(jiān)控

• 能夠精確測(cè)量電池的充放電電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

  照明鎮(zhèn)流器

• 在照明系統(tǒng)中，可用于控制和監(jiān)測(cè)電流，提高照明效率。

應(yīng)用信息

電流檢測(cè)技術(shù)

NCS21671和NCV21671可用于低側(cè)和高側(cè)電流檢測(cè)。低側(cè)檢測(cè)簡(jiǎn)單、成本低，但高側(cè)檢測(cè)能夠檢測(cè)正電源線路到地的短路情況，并且避免在被測(cè)負(fù)載的接地路徑中增加電阻。

雙向操作

該系列器件可配置為監(jiān)測(cè)單向或雙向電流流動(dòng)。在單向電流檢測(cè)中，將REF引腳連接到地；在雙向電流檢測(cè)中，將REF引腳連接到GND和Vs之間的電壓，通常連接到電源的中間電壓。

使能引腳

使能引腳可用于關(guān)閉器件，降低電流消耗。當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，靜態(tài)電流降至小于1 μA，輸入和輸出均變?yōu)楦咦杩埂?/p>

輸入濾波

對(duì)于一些需要濾波的應(yīng)用，可通過(guò)CIN+和CIN-引腳添加外部電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入濾波。輸入濾波器的截止頻率可通過(guò)公式(f{c}=frac{1}{2 pileft(2 R{Filt }right) C{Filt }})計(jì)算。同時(shí)，為了避免分流電感對(duì)頻率響應(yīng)的影響，應(yīng)確保輸入濾波器的時(shí)間常數(shù)等于或大于分流電阻及其電感的時(shí)間常數(shù)，即(frac{L{SHUNT }}{R{SHUNT }} leq R{FILT } C_{FILT })。

分流電阻選擇

電流測(cè)量的精度取決于分流電阻的精度、尺寸和阻值。阻值越大，測(cè)量精度越高，但會(huì)導(dǎo)致更大的電流損耗。為了實(shí)現(xiàn)最精確的測(cè)量，建議使用四端電流檢測(cè)電阻，即采用Kelvin檢測(cè)技術(shù)。

增益選項(xiàng)

增益由集成的精密比例匹配電阻設(shè)置，提供25、50、100和200 V/V的增益選項(xiàng)。不建議添加外部電阻來(lái)調(diào)整增益，以免增加系統(tǒng)誤差。

訂購(gòu)信息

該系列器件提供SC70-6和Micro10兩種封裝，每個(gè)封裝都有不同的增益選項(xiàng)可供選擇。同時(shí)，分為工業(yè)和消費(fèi)級(jí)以及汽車級(jí)兩種類型，滿足不同應(yīng)用的需求。

總結(jié)

Onsemi的NCS21671和NCV21671系列電流檢測(cè)放大器具有寬共模輸入范圍、低失調(diào)電壓、低電流消耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種電流檢測(cè)應(yīng)用。通過(guò)合理選擇分流電阻、增益選項(xiàng)和輸入濾波，工程師們可以充分發(fā)揮這些器件的性能，實(shí)現(xiàn)高精度的電流檢測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體需求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用這類電流檢測(cè)放大器時(shí)，遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。