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INA27xA-Q1汽车级,-16V至+80V,低或高侧,高速,电压 具有简化滤波器输入的输出电流检测放大器

时间:2020-3-25, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

特点

适合汽车应用

AEC-Q100合格,结果如下:–设备温度等级1:–40°C至+125°C环境工作温度范围–设备HBM ESD等级2–设备CDM ESD等级C6

针对外部过滤进行优化的引脚

宽共模范围:–16 V至+80 V•精度:–共模抑制比:120分贝–±2.5-mV偏移(最大)–±1%增益误差(最大值)–20-μV/℃偏移漂移(最大值)–55 ppm/℃增益漂移(最大值)

带宽:高达130 kHz

提供两种增益选项:–14伏/伏(INA270A-Q1)–20伏/伏(INA271A-Q1)

静态电流:900μA(最大值)

电源:2.7 V至18 V封装:SOIC-8

应用

电动助力转向(EPS)系统

车身控制模块

制动系统

电子稳定控制(ESC)系统

说明

INA270A-Q1和INA271A-Q1(INA27xA-Q1)带电压输出的电流分路监视器系列能感应到电流分路器上的电压降共模电压-16 V至+80 V,与电源电压无关。INA27xA-Q1插脚易于实现过滤。INA27xA-Q1设备有两个输出电压等级:14 V/V和20 V/V。130-kHz带宽简化了电流控制回路的使用。INA27xA-Q1从单个2.7伏运行到18伏-V电源,最大900μa电源当前。它们在扩展的工作温度范围为-40°C至+125°C提供SOIC-8封装。

详细说明

概述

INA27xA-Q1是一个电压输出电流检测放大器系列。INA27xA-Q1操作范围广共模电压范围(–16 V至+80 V)。这个包显示出前置放大级的输出(PRE-OUT)和输出缓冲级(BUF-IN)的输入。此引脚很容易实现过滤,请参见二阶滤波。

特征描述

输出电压范围INA27xA-Q1的输出在电源引脚设置的输出电压摆幅范围内是准确的。设备功能模式一阶或二阶滤波INA27xA-Q1器件容易实现前置放大器输出和缓冲区输入之间的滤波。由于96-kΩ的输出阻抗在销3上预出(见图15a)。INA27xA-Q1设备很容易采用二阶Sallen密钥配置(见图15b)。在设计这些配置时,应考虑预输出96-kΩ输出阻抗具有初始值添加–2200 ppm/℃温度系数时的变化为±30%。

INA27xA-Q1可以很容易地连接用于一阶或二阶滤波。记住使用适当的设计所有密钥配置时的缓冲增益(INA270A-Q1=1.4,INA271A-Q1=2)。

应用程序信息

当电流通过时,INA27xA-Q1测量通过电流传感电阻器产生的电压通过它。还有一个滤波功能,以消除不必要的瞬变和平滑输出电压。

基本连接

图16说明了INA27xA-Q1的基本连接。输入引脚IN+和IN-,应连接尽可能靠近并联电阻,以最小化与并联电阻串联的任何电阻。电源旁路电容器需要稳定。带噪声或高阻抗电源的应用可能需要额外的去耦电容器来抑制电源噪声。最小旁路电容器0.01μF和0.1μF的值应放置在电源引脚附近。虽然不是强制性的,但是额外的10个-与其他旁路电容器并联放置的μF电解电容器可用于特别嘈杂的用品。

选择RS

分路电阻RS的选择值取决于应用,是测量线路中小信号精度和最大允许电压损失之间的折衷。RS值越高,效果越好通过最小化偏移的影响在较低电流下的精度,而RS的较低值使供应线。对于大多数应用,最佳性能是通过提供全尺寸分流的RS值实现的电压范围为50毫伏至100毫伏。精确测量的最大输入电压为(VS–0.2)/增益。

VSENSE和共模电压引起的精度变化INA27xA-Q1电流分流器的精度是两个主要变量的函数:VSENSE(VIN+–VIN-)共模电压VCM相对于电源电压VCM表示为(VIN++VIN-)/2、 然而,实际上,VCM被视为VIN+时的电压,因为VSENSE上的电压降通常很小。本节讨论这些特定操作区域的准确性:

正常情况1:VSENSE≥20 mV,VCM≥VS

正常情况2:VSENSE≥20 mV,VCM<VS

低VSENSE情况1:VSENSE<20 mV,–16 V≤VCM<0

低VSENSE情况2:VSENSE<20 mV,0 V≤VCM≤VS

低电压感应情况3:电压感应<20 mV,电压感应<VCM≤80 V

正常情况1:VSENSE≥20 mV,VCM≥VS此操作区域提供最高的精度。这里,输入偏移电压的特征是用两步法测量。首先,增益由方程1确定。

VOUT1=输出电压,VSENSE=100 mV

VOUT2=输出电压,VSENSE=20 mV(1)

然后在VSENSE=100 mV时测量偏移电压,并参考电流分流器的输入(RTI)监视器,如等式2所示。

在典型特性中,输出误差对共模电压曲线显示了这个区域的运作。在此图中,VS=12v;对于VCM≥12v,输出误差最小。这个案子是

也用于在电气特性中创建VSENSE≥20 mV的输出规格。低VSENSE情况1:VSENSE<20 mV,–16 V≤VCM<0;和低电压感应情况3:电压感应<20 mV,电压感应<VCM≤80 V尽管INA270A-Q1系列设备不是为在这两个地区进行精确操作而设计的,有些应用程序暴露在这些条件下。例如,当监视当VS仍然应用于INA27xA-Q1设备时,打开和关闭,了解其行为很重要其中的设备在这些区域。当VSENSE接近0 mV时,在这些VCM区域中,设备输出精度降低。大于正常值偏移量可能出现在电流分路监视器输出处,典型的最大值VOUT=60 mVVSENSE=0毫伏。当VSENSE接近20 mV时,VOUT返回到预期输出值,精度为在电气特性中规定。图17使用INA271A-Q1(增益=20)说明了这种效应

低VSENSE情况2:VSENSE<20 mV,0 V≤VCM≤VS对于INA27xA-Q1家族来说,这个手术区域的精确度最低。为了实现宽输入共模电压范围,这些器件采用了两个并行运算放大器(运放)前端。一个运算放大器前端工作在正输入共模电压范围内,另一端工作在负输入范围内。在这种情况下,这两个内部放大器都不占主导地位,总环路增益非常低。在这个范围内区域,VOUT接近电压接近正常情况2的线性操作水平。在这个区域内,越接近于0 V,与线性操作的偏差就越大VSENSE接近20 mV,设备运行更接近正常情况2所述。图18说明了INA271A-Q1的这种行为。这种情况下的VOUT最大峰值是通过保持恒定VS,设置VSENSE=0 mV,并将VCM从0 V扫到VS。在这个案子因人而异。对于INA270A-Q1,最大峰值电压为0.28V;对于INA271A-Q1,最大峰值电压为0.4v。

暂态保护

INA27xA-Q1的-16-V至80-V共模范围非常适合承受汽车故障条件从12伏电池反转到80伏瞬态,因为不需要额外的保护部件达到这些水平。如果INA27xA-Q1装置在输入端暴露于超过其额定值,半导体瞬态吸收器(齐纳或Transzorbs)的外部瞬态吸收为必要的。

不建议使用MOV或VDR,除非它们是在半导体瞬态之外使用的吸收剂。选择瞬态吸收器,使其不允许INA27xA-Q1暴露在瞬态下大于80 V(即,考虑到瞬态吸收体公差,以及由于瞬态吸收动态阻抗)。尽管使用了内部齐纳型ESD保护,但INA27xA-Q1设备不适合使用外部电阻器与输入串联,因为内部增益电阻器的变化可达±30%,但是内部电阻器是紧密匹配的。如果增益精度不重要,那么可以用INA27xA-Q1串联电阻输入端,每个输入端有两个相等的电阻。

设计要求

在该应用中,该装置被配置成在10 kHz下测量三角形周期电流并进行滤波。这个通过分流器的平均电流是所需的信息。该电流可以是电磁阀电流或电流脉冲通过的电感电流。选择电容器的大小是基于要过滤掉的最低频率分量。信号量过滤掉的频率取决于这个截止频率。从截止频率来看,关注度为20db/十年。

详细设计程序

如果没有这种过滤功能,则必须使用输入过滤器。当输入端增加串联电阻时误差也会起作用,因为电阻必须很大才能产生较低的截止频率。通过使用10nF电容器对于单极滤波电容器,取10kHz信号的平均值。截止频率由电容器设置为166赫兹的频率。这个频率远低于周期频率,并且输出纹波和平均电流很容易测量。

典型应用(续)

应用曲线

图20显示了没有滤波的输出波形。输出信号跟踪输入信号涟漪。如果此电流由ADC采样,则必须采集许多采样以数字方式平均电流。这个这个过程需要额外的时间来采样和平均,而且非常耗时,因此不需要这样做申请。图21显示了带滤波的输出波形。输出信号经过滤波,平均值很容易以小波纹测量。如果这个电流是由一个ADC采样的,那么只需要取几个样本平均值。现在不需要数字平均,所需时间大大减少。

电源建议

INA27xA-Q1的输入电路可以精确测量超过其电源电压的电压例如,VS电源可以是5v,而负载电源电压可以高达80v。输出然而,输出端的电压范围受电源引脚上的电压限制。

关机

INA27xA-Q1设备不提供关闭引脚;但是,因为它们消耗静态电流小于1毫安时,它们可以由逻辑门的输出或晶体管开关供电权力。低栅极驱动关闭INA27xA-Q1。使用图腾柱输出缓冲器或门,可以提供足够的驱动以及0.1-μF旁路电容,最好是具有良好高频特性的陶瓷。该栅极的电源电压应为3V或更高,因为INA27xA-Q1需要最小的电源大于2.7V。除了消除静态电流外,该栅极还关闭10μA偏置电流出现在每个输入端。

布局指南

使用开尔文或4线连接将输入引脚连接到感测电阻器。这种连接技术确保在输入引脚之间仅检测到电流感应电阻阻抗。路由错误电流感应电阻通常导致输入引脚之间存在附加电阻。鉴于电流电阻器的极低欧姆值,任何附加的高载流阻抗都可能导致重大测量误差。

将电源旁路电容器尽可能靠近电源和接地引脚。这个该旁路电容器的推荐值为0.1μF。附加去耦电容可加到补偿噪声或高阻抗电源。

射频干扰和电磁干扰

建议注意良好的布局实践。保持记录道短,如果可能,使用打印的电路板(PCB)接地平面,其表面安装组件尽可能靠近设备引脚。直接放置在放大器输入端的小型陶瓷电容器可以降低射频干扰和电磁干扰的灵敏度。印刷电路板布局放大器应尽可能远离射频干扰源。源可以包括与放大器本身相同的系统,如电感器(特别是处理大量电流的开关电感器在高频段)。射频干扰通常可以被识别为偏移电压或直流信号电平的变化干扰射频信号的变化。如果放大器不能远离辐射源,屏蔽可能需要。扭曲的电线输入引线使它们更能抵抗射频场。输入引脚的差异INA27xA-Q1相对于INA193到INA198的位置可以提供不同的EMI性能。


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