onsemi電流感測放大器：高電壓、高性能的電流測量利器

在電子設計領域，精確的電流測量對于許多應用來說至關重要。今天我們要探討的onsemi的NCS7030、NCS7031、NCV7030和NCV7031電流感測放大器，就是這樣一款能夠在高電壓環境下實現高精度電流測量的優秀產品。

文件下載：NCx7030，NCx7031數據表.pdf

產品概述

NCS7030和NCS7031是高壓電流感測放大器，提供14 V/V和20 V/V的增益選項，在整個溫度范圍內最大增益誤差僅為±0.3%。每個器件由前置放大器和緩沖器組成，通過A1和A2引腳可接入輸出和輸入，方便連接中間濾波網絡或修改增益。該系列放大器在 -6 V至80 V的輸入共模電壓范圍內具有出色的共模抑制能力，可在各種應用中對檢測電阻進行單向電流測量。帶有NCV前綴的產品為汽車級應用選項，所有版本的工作溫度范圍為 -40°C至150°C。

產品特性

電氣特性

• 帶寬：100 kHz，能夠滿足大多數應用的動態響應需求。
• 輸入失調電壓：最大±300 μV，在整個溫度范圍內的失調漂移最大為±3 μV/°C，確保了測量的高精度。
• 增益誤差：在整個溫度范圍內最大±0.3%，保證了輸出信號的準確性。
• 靜態電流：典型值為1.5 mA，功耗較低。
• 電源電壓：3 V至5.5 V，可適應多種電源環境。
• 共模輸入電壓范圍：工作范圍為 -6 V至80 V，生存范圍為 -14 V至85 V，具有較強的抗干擾能力。
• 共模抑制比（CMRR）：最小85 dB，能夠有效抑制共模信號的干擾。
• 電源抑制比（PSRR）：最小75 dB，減少電源波動對輸出的影響。

封裝與引腳

產品提供Micro8和SOIC - 8兩種封裝形式，引腳功能明確，方便設計和布局。例如，-IN和+IN引腳用于連接檢測電阻，A1和A2引腳可用于調整增益或實現濾波功能。

熱特性

不同封裝的熱阻和熱特性有所差異，如Micro8封裝的結到空氣熱阻為163°C/W，SOIC - 8封裝為128°C/W。在設計散熱方案時，需要根據具體的封裝和應用場景進行考慮。

應用信息

電流傳感技術

• 低側傳感：實現簡單、成本低，但NCS703x系列提供了精確的差分輸入和內置增益網絡，相比簡單的運算放大器電路具有更高的精度。
• 高側傳感：能夠檢測正電源線到地的短路情況，并且避免在被測負載的接地路徑中增加電阻，適用于對安全性和測量精度要求較高的應用。

單向操作

NCS703x內部參考地，只能測量單向電流。+IN引腳應連接到檢測電阻的正端，-IN引腳連接到負端。當檢測電阻中無電流流動時，輸出電壓應在接地電壓的50 mV以內；有電流流動時，輸出電壓將正向擺動，最高可達電源電壓的100 mV以內。

電源連接

NCS703x可以連接到它所監測電流的同一電源，也可以連接到單獨的電源。如果需要檢測負載電源的短路電流，建議使用單獨的電源。

A1和A2引腳的應用

• 降低增益：通過連接A1和A2并添加一個從該節點到地的電阻，可以降低整體增益。例如，添加一個100 kΩ的外部電阻，可使進入A2的電壓減半，從而使整體增益減半。
• 增加增益：在正反饋中添加外部電阻可以增加增益。
• 濾波：將A1和A2連接在一起，并從該節點到地添加一個電容，可以創建一個簡單的單極點低通RC濾波器；使用Sallen - Key拓撲可以創建一個雙極點低通濾波器，實現更高的衰減率。

輸入濾波

在某些應用中，需要在電流感測放大器的輸入端進行濾波。輸入濾波可以補償小于1 mΩ的檢測電阻的電感效應以及高頻噪聲，但需要注意濾波器電阻的添加可能會對增益、CMRR和輸入失調電壓產生不利影響，因此輸入電阻的值應限制在10 Ω或更小。

共模電壓階躍響應

大的共模電壓階躍和快速的壓擺率可能會在輸出端引起瞬態電壓尖峰。可以通過降低共模電壓階躍的壓擺率、添加低通濾波器或在共模電壓階躍發生后添加時間延遲等方法來解決這個問題。

低側電流傳感優勢

NCS703x系列在低側電流傳感方面具有諸多優勢，如真正的差分輸入適用于連接開爾文傳感分流器或傳統分流器，能夠有效抑制共模噪聲，并且封裝小巧，相比分立運算放大器解決方案更具競爭力。

分流電阻選擇

電流測量的精度要求決定了分流電阻的精度、尺寸和阻值。為了實現最精確的測量，建議使用四端電流感測電阻（開爾文傳感），以確保感測放大器測量的電壓是電阻兩端的實際電壓。

關斷功能

雖然NCS703x沒有專門的關斷引腳，但可以使用簡單的MOSFET、電源開關或邏輯門來切斷電源，消除靜態電流。

訂購信息

產品提供不同的增益選項和封裝形式，并且有汽車級應用的版本可供選擇。具體的訂購信息可以參考數據手冊的第15頁。

總結

onsemi的NCS7030、NCS7031、NCV7030和NCV7031電流感測放大器以其寬共模電壓范圍、高精度、低功耗和豐富的應用功能，為電子工程師在電流測量領域提供了一個優秀的解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體的應用需求，合理選擇增益、封裝和分流電阻，并注意布局和濾波等問題，以充分發揮該產品的性能優勢。你在使用電流感測放大器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。