電流檢測放大器INA240介紹

畢設里面用到了一塊INA240，用來檢測電機的相電流：

原理圖在此

這東西其實就是為電機相電流檢測使用的，就是一塊要10+

功能的方塊圖

兩種封裝，我用前面的這種

芯片使用起來就很簡單了，就是看你要接到高測或者低測

測量電流的最簡單方法是使用分流電阻器（最左側），電阻器上產生的電壓與流經它的電流成正例。為了使用完整的 ADC 測量范圍，模擬前端 (AFE) 會放大分流電阻器兩端的低電壓。

低壓側電流測量 低壓側電流測量將分流電阻器放置在有源負載和接地之間。用于低壓側電流測量的最合適電路如圖所示。該電路使用 Texas Instruments INA181 電流檢測放大器，但許多其他放大器也可用于低壓側測量。

使用 Texas Instruments INA181 的低壓側電流測量電路將電流檢測電阻器放置在有源負載和接地之間。 低壓側電流測量很容易實現，因為分流電阻器兩端的檢測電壓以接地為參考。

此配置允許電流檢測放大器為低壓部分，因為被檢測的電壓為僅高于接地參考的毫伏量級。在此配置中，檢測電壓不會在更高的電壓上工作，因此不需要共模抑制。低壓側測量法是最簡單、實現成本最低的方法。

低壓側電流測量的缺點在于，由于分流電阻器的放置，負載不再以接地為參考，導致負載的低壓側高于接地電壓幾毫伏。

如果負載和接地之間存在短路，則無接地參考可能成為一個問題。例如，如果金屬封閉負載（例如電動機）的接地參考外殼存在繞組短路，則會發生此類短路。電流檢測電阻器可能無法檢測到此類短路。

此外，放大器的共模輸入電壓必須包括接地以進行低壓側測量。對于采用正負電源供電的放大器來說，這通常不是問題，但對于采用單電源供電的放大器來說，這可能是一個問題。

因此，當選擇合適的放大器進行低壓側測量時，包含接地的共模電壓范圍就成為一項重要的標準。 進行低壓側電流測量還有一個重要方面。

請注意，上面圖 2 中的 Texas Instruments ADS114 ADC 直接接地，該 ADC 的低壓側輸入節點靠近 INA181 電流檢測放大器的輸入接地參考連接。

對于使用低阻分流電阻器上產生的小電壓（通過的是高負載電流）進行的電流檢測，務必記住所有接地可能不并處于相同的電勢。當地面網絡或接地平面承載與許多電源應用關聯的高電流時，系統中的一個接地點和另一個接地點之間很容易發生毫伏級別的電勢差。

作為預防措施，必須將相關接地參考接線保持在彼此非常接近的位置，以最大限度地減小接地參考之間的電壓差。 要消除此誤差源，ADC 的接地參考引腳必須靠近電流檢測電阻器的低壓側和電流檢測放大器的低壓側輸入端。連接點是接地平面的重要部分，絕不能圖方便。為確保無誤，直接在原理圖上記下此要求，并顯示接地參考的星形連接，以確保真正強調了這一點。

同樣，當電流檢測電阻器兩端的電壓很小時，電流檢測放大器的輸入補償電壓會不成比例地影響放大精度。因此，最好選擇輸入補償電壓非常低的放大器。以上圖 2 所示的 INA181 放大器的輸入補償電壓為 ±150 微伏，適用于無共模電壓的低壓側測量配置。

盡管有幾個缺點，但如果負載不需要參考接地，并且負載和接地之間的內部短路不是問題，也不需要通過電流測量電路進行檢測，那么低壓側電流測量配置就是一個很好的選擇。

但是，對于必須滿足功能安全要求的設計，高壓側電流測量技術更適合。 高壓側電流測量 高壓側電流測量將分流電阻器插入電源和有源負載之間，如圖所示，使用 Texas Instruments INA240 電流檢測放大器作為 AFE。該器件的共模輸入電壓可以遠超其供電電壓，使其成為高壓側電流測量的理想選擇。

高壓側電流測量電路將電流檢測電阻器放置在電源和有源負載之間。（圖片來源：Texas Instruments） 與低壓側測量相比，高壓側電流測量具有兩個關鍵優勢。

首先，很容易檢測負載內部對接地產生的短路，因為產生的短路電流將流過分流電阻器，在其兩端產生電壓。

其次，這種測量技術不參考接地，因此流過接地平面的高電流產生的差分接地電壓不會影響測量。

但是，將 ADC 的接地參考連接小心地放置在放大器接地附近仍然是一種好的做法。 高壓側電流測量技術有一個主要缺點。如上所述，它要求電流檢測放大器具有高共模抑制，因為在分流器兩端產生的小電壓恰好低于負載供電電壓。根據系統設計，該共模電壓可能非常大。圖中的 INA240 電流檢測放大器具有 -4 至 80 伏的寬共模范圍。

也就是文中說的INA240

這個是一個輸入和輸出的一些參數

INA240 旨在處理寬電壓范圍內的大共模瞬變。來自針對線性和 PWM 應用的電流測量應用的輸入信號可以連接到放大器，提供高度準確的輸出，并具有更小的共模瞬態偽影。

我這里可能是理解的不到位，就是說這個芯片不是單純的測量一個電流那么簡單，而是說測量PWM上面的電流，就是控制電機的一極上面的電流。

其實是對的，就是這樣

INA240 通過測量兩端產生的差分電壓來確定電流幅度。該電阻器被稱為電流感測電阻器或分流電阻器。該器件設計靈活，允許測量該電流感測電阻器兩端的寬輸入信號范圍。電流感測電阻器的理想選擇僅基于要測量的滿量程電流，即器件之后的電路的滿量程輸入范圍，以及所選的器件增益。最小電流感測電阻器是基于設計的決定，目的是最大化信號鏈電路的輸入范圍。未最大化到系統電路的整個輸入范圍的滿量程輸出信號限制了系統進行全動態范圍系統控制的能力。

最終確定電流感測電阻值時要考慮的兩個重要因素是：所需的電流測量精度和電阻上的最大功率耗散。較大的電阻器電壓可提供更準確的測量，但會增加電阻器的功耗。增加的功耗會產生熱量，考慮到溫度系數，這會降低感測電阻器的精度。當輸入信號變大時，電壓信號測量的不確定性會降低，因為任何固定誤差在測量信號中所占的百分比都會變小。提高測量精度的設計權衡增大了電流感測電阻值。增大的電阻值會導致系統中的功率耗散增加，這會進一步降低整個系統的精度?；谶@些關系，測量精度與電阻值和分流選擇所導致的功率耗散成反比。

通過增加分流電阻，電阻兩端的差分電壓增加。較大的輸入差分電壓需要較小的放大器增益來實現滿量程放大器輸出電壓。需要較小的分流電阻器，但又需要較大的放大器增益設置。較大的增益設置通常會增加誤差和噪聲參數，這對精密設計而言沒有吸引力。

一直以來，高性能測量的設計目標迫使設計人員選擇更大的電流感測電阻器和更低的增益放大器設置。INA240 提供 100V/V 和 200V/V 增益選項，可提供高增益設置并在偏移值低于 25μV的情況下保持高性能水平。這些器件允許使用較低的分流電阻值來實現較低的功率耗散，同時仍能滿足高系統性能規范。

使用這個

直接接一起就行

最后是最近搭建的一個螺線管驅動電流感測

電磁表頭測量還是好看。

審核編輯：劉清