安森美NCS7030/7031系列電流檢測放大器：特性與應用解析

一、產(chǎn)品概述

安森美（onsemi）的NCS7030、NCS7031、NCV7030和NCV7031是高壓電流檢測放大器，適用于多種應用場景。這些放大器具備高電壓工作能力，可提供14V/V和20V/V的增益選項，且在整個溫度范圍內(nèi)最大增益誤差僅為±0.3%。其中，以“NCV”為前綴的產(chǎn)品為汽車級產(chǎn)品，所有版本的工作溫度范圍為 -40°C 至 150°C。

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二、產(chǎn)品特性

1. 電氣特性
   • 增益與誤差：提供14V/V和20V/V兩種增益選項，在 -40°C 至125°C 溫度范圍內(nèi)，增益誤差最大為±0.3%；在 -40°C 至150°C 范圍內(nèi)，增益誤差最大為±0.5%。增益漂移在 -40°C 至125°C 為20ppm/°C。
   • 輸入失調(diào)電壓：最大為±300μV，溫度漂移最大為±3μV/°C。
   • 共模輸入電壓范圍：工作范圍為 -6V 至 80V，生存范圍為 -14V 至 85V。
   • 共模抑制比（CMRR）：最小為85dB，在不同條件下表現(xiàn)良好。
   • 電源抑制比（PSRR）：最小為75dB。
   • 帶寬：典型值為100kHz。
   • 靜態(tài)電流：典型值為1.5mA。
   • 電源電壓：工作范圍為3V至5.5V。
2. 其他特性
   • 封裝形式：有Micro8（CASE 846A - 02）和SOIC - 8 NB（CASE 751 - 07）兩種封裝。
   • ESD保護：人體模型（HBM）輸入引腳可達±7000V，其他引腳為±4000V；充電設(shè)備模型（CDM）為±1000V。
   • 閂鎖電流：最大為±100mA。
   • 濕度敏感度等級：為Level 1。

三、引腳功能

四、應用信息

1. 電流檢測技術(shù)
   • 低側(cè)檢測：具有簡單、成本低的優(yōu)點，但NCS703x系列能提供精確的差分輸入和內(nèi)置增益網(wǎng)絡(luò)，相比簡單運放電路更具優(yōu)勢。
   • 高側(cè)檢測：能檢測正電源線到地的短路情況，且避免在負載接地路徑中增加電阻。
2. 單向操作：適用于電源和負載電流監(jiān)測等應用。NCS703x內(nèi)部參考地，只能測量單方向電流，+IN 引腳連接檢測電阻的正端，?IN 引腳連接負端。無電流時，輸出接近地；有電流時，輸出正向擺動，最高接近電源電壓。輸出電壓公式為 (V{out }=(V{+ in } - V_{-ln }) × G)。
3. 電源連接：可連接到被監(jiān)測的電源，也可使用單獨電源。若需檢測負載電源短路電流，建議使用單獨電源，且多電源使用時無電源順序限制。
4. A1和A2引腳的應用
   • 降低增益：通過連接A1和A2，并添加一個到地的電阻，可降低增益。計算公式為 (R{EXT}=frac{100 k Omega × G{ADJ -}}{G - G_{ADJ -}})。
   • 增加增益：在正反饋中添加外部電阻可增加增益，公式為 (G{A D J}=frac{G × R{E X T}}{R_{E X T}-100 k Omega})。
   • 濾波：連接A1和A2并添加到地的電容可創(chuàng)建低通濾波器。單極點濾波器公式為 (f{FILT}=frac{1}{2 pi(100 k Omega) C{FILT}})，還可使用Sallen - Key拓撲創(chuàng)建雙極點濾波器。
5. 輸入濾波：某些應用需要在電流檢測放大器輸入處進行濾波，以補償分流電感和高頻噪聲。但濾波電阻的添加和電阻失配可能影響增益、CMRR和VOS，輸入電阻值應限制在10Ω或更小。
6. 共模電壓階躍響應：大的共模電壓階躍和快速轉(zhuǎn)換率可能導致輸出出現(xiàn)瞬態(tài)電壓尖峰。可通過降低共模電壓階躍的轉(zhuǎn)換率、濾波或平均測量結(jié)果、添加時間延遲等方法解決。
7. 低側(cè)電流檢測優(yōu)勢：NCS703x系列具有真正的差分輸入，適用于連接開爾文檢測分流器或傳統(tǒng)分流器，能有效抑制共模噪聲，且封裝小巧，相比分立運放解決方案更具競爭力。
8. 分流電阻選擇：電流測量的精度決定了分流電阻的精度、尺寸和阻值。為獲得最精確的測量，建議使用四端電流檢測電阻（開爾文檢測）。
9. 關(guān)閉NCS703x：雖無關(guān)閉引腳，但可使用簡單的MOSFET、電源開關(guān)或邏輯門關(guān)閉電源，消除靜態(tài)電流。

五、訂購信息

汽車級產(chǎn)品的訂購信息類似，只是型號以“NCV”開頭。

六、總結(jié)

安森美NCS7030/7031系列電流檢測放大器憑借其高電壓工作能力、精確的增益控制、良好的共模抑制比等特性，在電信設(shè)備、電源設(shè)計、柴油噴射控制和汽車電機控制等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。電子工程師在設(shè)計過程中，可根據(jù)具體應用需求，合理選擇增益、封裝形式和分流電阻，同時注意A1和A2引腳的應用以及輸入濾波等問題，以充分發(fā)揮該系列放大器的性能。大家在實際應用中是否遇到過類似產(chǎn)品的其他問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。