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高端雙向電流并聯(lián)監(jiān)測芯片INA170

作者: 時間:2004-12-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 主要特點

INA170是美國德州儀器公司生產(chǎn)的監(jiān)視器單片IC。該器件具有寬輸入共模電壓范圍和低靜態(tài)特性,并可利用輸出偏移完成檢測。其偏移電壓電平由外部一只電阻和電壓參考設(shè)定。當(dāng)INA170單電源供電工作時,允許電流測量。INA170可將差動輸入電壓變換成一個電流輸出,輸出電流在負載電阻上產(chǎn)生的一個電壓降,可在1到100的范圍設(shè)置任意一個增益。IN-A170的主要特點如下:

●具有較寬的電源電壓范圍:+2.7~+40V;

●具有+2.7~+60V的、與電源電壓獨立的寬輸入共模電壓范圍;

●增益?1~100?可由電阻編程設(shè)定;

●低靜態(tài)電流:典型值為75μA;

●具有10μA的低輸入偏置電流;

●采用薄型8引腳MSOP封裝,工作溫度范圍可擴展到-55~+125℃。

INA170的應(yīng)用領(lǐng)域包括:汽車、電話、計算機、電源、儀器的電流測量、便攜式設(shè)備與電池后備?backup?系統(tǒng)、電池充電器和電源管理等。

2 INA170的結(jié)構(gòu)功能及主要參數(shù)

INA170的引腳排列如圖1所示。表1所列是其引腳功能說明。

表1 引腳功能

引 腳符 號

功 能

1VIN+運算放大器(A1)反相輸入
2VIN-運算放大器(A1)同相輸入
3VREF參考電壓輸入
4GND
5Ros偏移(失調(diào))電阻(連接在該腳與地之間)
6OUT輸出端(與地之間連接負載電阻)
7NC不連接
8V+電源電壓

INA170主要由運算放大器A1和偏移?offsetting?放大器A2組成,其內(nèi)部電路組成如圖2所示。

INA170主要參數(shù)范圍或典型值如下:

●滿標(biāo)度感測輸入電壓Vsense:?V+IN-V-IN?=100mV?

●共模輸入電壓范圍:2.7~60V;

●共模抑制比:120dB;

●輸入失調(diào)電壓:VOS=0.2mV;

●輸入失調(diào)電壓溫度漂移:1μV/℃;

●輸出跨導(dǎo)范圍:0.99~1.01mS?mA/V?;

●總輸出誤差:0.5%;

●輸出擺幅:?V+?-0.9V至?V+?-1.2V;

●輸出電流噪聲密度:20pA/?Hz?1/2。

3 應(yīng)用電路

INA170的應(yīng)用電路如圖3所示。該電路的負載電源電壓VP范圍為2.7~60V,電源電壓V+可以單獨施加?2.7V≤V+≤40V?,也可與負載電源VP共用。實際上,INA170的輸入電壓可以遠遠超過它的電源電壓V+。當(dāng)V+=5V時,INA170的輸入電壓可以達到60V。

當(dāng)RS上的電壓降VS施加到IC內(nèi)部運算放大器反相輸入電阻RG1上時,電路將產(chǎn)生一個電流進入NPN晶體管Q1的集電極。腳OUT上的負載電阻RL將輸出電流IO轉(zhuǎn)換為輸出電壓V0。在沒有偏移的情況下,INA170的傳送功能可用下面公式來表示:

IO=gm?V+IN-V-IN?

式中,跨導(dǎo)gm可?。保埃埃唉蹋粒?即1mS?。

由于電流測量放大器的輸入電壓?V+IN-V-IN?等于IS RS,輸出電壓VO=IORL,因此,輸出電壓VO可表示為:

VO=IS RS gm RL

在INA170的腳3施加一個正參考電壓VREF可在電阻ROS上產(chǎn)生一個電流,并迫使輸出電流IO偏移。在這種情況下,輸出電壓VO可用下式計算:

VO=?VREFRL/ROS??ISRSRL/1kΩ?

INA170的最大差分輸入電壓是0.5V,在此情況下,器件將輸出一個500μA的電流。實際上,2V的差分輸入電壓也不會引起器件損壞。

并聯(lián)電阻RS的選擇依賴于具體應(yīng)用,但必須兼顧小信號時的精度和最大容許電壓損耗兩方面的要求,應(yīng)在二者之間折衷。較大的RS值在較小的電流下能減小失調(diào)的影響,從而提供較高的精度;而在RS值較小時,卻能減小電源線路上的電壓損失。在多數(shù)應(yīng)用中,當(dāng)RS能產(chǎn)生50~100mV的滿標(biāo)度并聯(lián)電壓時,可以保證具有最好的性能。

負載電阻RL的選擇以能提供所需的滿標(biāo)度輸出電壓為原則。由于1NA170的輸出阻抗非常高,其允許的RL值可高達100kΩ,因而可保證較高的精度。輸出端任何附加電路的輸入阻抗都應(yīng)遠遠高于RL值,這樣才能防止精度降低。

在設(shè)計PCB板和焊接時,INA170的輸入腳V+IN和V-IN應(yīng)盡可能靠近感測電阻RS,以減小任何串聯(lián)電阻帶來的誤差。把負載電阻RL兩端的電壓作為輸出電壓可獲得較高的精度。由于在大電流系統(tǒng)中,負載電流可能會流進接地點而影響測量精度。因此,為了使INA170穩(wěn)定工作,在高阻抗電源和有干擾的應(yīng)用中,應(yīng)增加電源退耦電容,以抑制電源噪聲。

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