深入解析Onsemi NCS21671/NCV21671電流檢測放大器

在電子電路設計中，精確的電流檢測至關重要，它廣泛應用于電源管理、電池監測、電機控制等領域。Onsemi推出的NCS21671和NCV21671系列電壓輸出電流檢測放大器，憑借其出色的性能和靈活的配置，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入剖析這兩款放大器。

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產品概述

NCS21671和NCV21671是一系列電壓輸出電流檢測放大器，提供25、50、100和200 V/V的增益選項。它們能夠在-0.1 V至40 V的共模電壓下測量分流器兩端的電壓，且不受電源電壓的影響。零漂移架構的低失調特性，使得在檢測電阻上的壓降低至10 mV滿量程時，仍能實現精確的電流檢測。此外，該系列放大器還具備可選的使能功能，當禁用或電源電壓低于1.5 V時，可將輸入引腳和電源引腳的電流消耗降至極低水平。同時，兩個可選引腳簡化了輸入濾波設計。這些器件可以由+1.8 V至+5.5 V的單電源供電，最大電源電流為80 μA，提供Micro10和SC70 - 6兩種封裝形式。

應用電路原理圖

產品特性

寬共模輸入范圍

• 共模輸入電壓范圍為-0.1 V至40 V，這使得放大器能夠在不同的電源和負載條件下穩定工作，適應各種復雜的應用場景。例如，在一些工業自動化系統中，電源電壓可能會有較大的波動，寬共模輸入范圍可以確保放大器準確地檢測電流，不受電源電壓變化的影響。

  低失調電壓

• 最大失調電壓為25 μV，零漂移架構有效降低了失調電壓及其隨溫度的漂移，提高了電流檢測的精度。在對電流檢測精度要求較高的應用中，如電池管理系統，低失調電壓可以減少測量誤差，延長電池的使用壽命。

  軌到軌輸出能力

• 輸出能夠接近電源軌和地，提供了更大的動態范圍，使放大器能夠更好地適應不同的負載和信號要求。在一些需要處理大信號的應用中，軌到軌輸出能力可以確保輸出信號不會失真，保證了系統的穩定性。

  低功耗

• 最大電流消耗為80 μA，使能引腳可用于關閉輸入和電源電流，進一步降低功耗。在一些對功耗要求較高的應用中，如便攜式設備，低功耗特性可以延長設備的續航時間。

  可選輸入濾波

• 通過CIN+和CIN - 引腳可實現輸入濾波，簡化了電路設計。在一些存在高頻干擾的應用中，輸入濾波可以有效抑制干擾信號，提高放大器的抗干擾能力。

  汽車級應用

• NCV前綴適用于汽車和其他需要獨特場地和控制變更要求的應用，符合AEC - Q100標準并具備PPAP能力。在汽車電子系統中，對器件的可靠性和穩定性要求極高，NCV系列產品可以滿足這些要求，確保汽車電子系統的安全運行。

引腳功能

應用信息

電流檢測技術

• 低側和高側檢測：NCS21671和NCV21671可配置為低側和高側電流檢測。低側檢測雖然簡單、成本低，但高側檢測能夠檢測正電源線到地的短路，并且避免在被測負載的接地路徑中增加電阻。在實際應用中，需要根據具體的需求選擇合適的檢測方式。
• 單向和雙向檢測：該系列放大器可以配置為監測單向或雙向電流流動。單向電流檢測適用于電源和負載電流監測等應用，通過將REF引腳連接到地來實現。雙向電流檢測常用于電池監測，通過將REF引腳連接到地和Vs之間的電壓（通常為中電源電壓）來實現。在電池充電和放電過程中，雙向電流檢測可以實時監測電池的充放電狀態，確保電池的安全使用。

  使能引腳

• 使能引腳可用于關閉器件并降低電流消耗。當器件關閉時，靜態電流降至小于1 μA，輸入和輸出變為高阻抗。在一些對功耗要求較高的應用中，如便攜式設備，使能引腳可以在設備不工作時關閉放大器，降低功耗，延長設備的續航時間。

  輸入濾波

• 對于需要在電流檢測放大器輸入進行濾波的應用，CIN+和CIN - 引腳簡化了輸入濾波設計。只需在引腳之間添加一個外部電容，即可設置截止頻率。輸入濾波可以有效抑制高頻干擾信號，提高放大器的抗干擾能力。但需要注意的是，內部濾波電阻的公差為±25%，如果不使用濾波電容，CIN+和CIN - 引腳應懸空。

  分流電阻選擇

• 電流測量的精度取決于分流電阻的精度、尺寸和阻值。阻值越大，測量精度越高，但也會導致更大的電流損耗。為了獲得最準確的測量結果，建議使用四端電流檢測電阻（Kelvin檢測），以確保檢測放大器測量的電壓是電阻兩端的實際電壓。在實際應用中，需要根據具體的測量精度要求和電流損耗要求選擇合適的分流電阻。

  增益選項

• 增益由集成的精密比例匹配電阻設置，提供25 V/V、50 V/V、100 V/V和200 V/V的增益選項。不建議添加外部電阻來調整增益，因為這可能會增加系統誤差。在實際應用中，需要根據具體的信號幅度和測量要求選擇合適的增益選項。

總結

Onsemi的NCS21671和NCV21671電流檢測放大器以其寬共模輸入范圍、低失調電壓、低功耗、可選輸入濾波等特性，為電子工程師提供了一個高性能、靈活的電流檢測解決方案。無論是工業自動化、汽車電子還是便攜式設備等領域，都能找到它們的用武之地。在實際設計中，工程師們可以根據具體的應用需求，合理選擇引腳配置、分流電阻和增益選項，以實現精確的電流檢測。

各位電子工程師們，在你們的項目中，是否也遇到過電流檢測的難題呢？你們會選擇使用NCS21671和NCV21671嗎？歡迎在評論區分享你們的經驗和想法。