深入解析Onsemi NCS21671/NCV21671電流檢測放大器

在電子電路設(shè)計(jì)中，精確的電流檢測至關(guān)重要，它廣泛應(yīng)用于電源管理、電池監(jiān)測、電機(jī)控制等領(lǐng)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(chǎn)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(xiàng)。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(gòu)的低失調(diào)特性，使得在檢測電阻上的壓降低至10 mV滿量程時，仍能實(shí)現(xiàn)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(dāng)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(shè)計(jì)。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(yīng)用電路原理圖

產(chǎn)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(fù)載條件下穩(wěn)定工作，適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用場景。例如，在一些工業(yè)自動化系統(tǒng)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(zhǔn)確地檢測電流，不受電源電壓變化的影響。

  低失調(diào)電壓

• 最大失調(diào)電壓為25 μV，零漂移架構(gòu)有效降低了失調(diào)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(yīng)用中，如電池管理系統(tǒng)，低失調(diào)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(tài)范圍，使放大器能夠更好地適應(yīng)不同的負(fù)載和信號要求。在一些需要處理大信號的應(yīng)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(tǒng)的穩(wěn)定性。

  低功耗

• 最大電流消耗為80 μA，使能引腳可用于關(guān)閉輸入和電源電流，進(jìn)一步降低功耗。在一些對功耗要求較高的應(yīng)用中，如便攜式設(shè)備，低功耗特性可以延長設(shè)備的續(xù)航時間。

  可選輸入濾波

• 通過CIN+和CIN - 引腳可實(shí)現(xiàn)輸入濾波，簡化了電路設(shè)計(jì)。在一些存在高頻干擾的應(yīng)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(yīng)用

• NCV前綴適用于汽車和其他需要獨(dú)特場地和控制變更要求的應(yīng)用，符合AEC - Q100標(biāo)準(zhǔn)并具備PPAP能力。在汽車電子系統(tǒng)中，對器件的可靠性和穩(wěn)定性要求極高，NCV系列產(chǎn)品可以滿足這些要求，確保汽車電子系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

引腳功能

應(yīng)用信息

電流檢測技術(shù)

• 低側(cè)和高側(cè)檢測：NCS21671和NCV21671可配置為低側(cè)和高側(cè)電流檢測。低側(cè)檢測雖然簡單、成本低，但高側(cè)檢測能夠檢測正電源線到地的短路，并且避免在被測負(fù)載的接地路徑中增加電阻。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)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(jiān)測單向或雙向電流流動。單向電流檢測適用于電源和負(fù)載電流監(jiān)測等應(yīng)用，通過將REF引腳連接到地來實(shí)現(xiàn)。雙向電流檢測常用于電池監(jiān)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(shí)現(xiàn)。在電池充電和放電過程中，雙向電流檢測可以實(shí)時監(jiān)測電池的充放電狀態(tài)，確保電池的安全使用。

  使能引腳

• 使能引腳可用于關(guān)閉器件并降低電流消耗。當(dāng)器件關(guān)閉時，靜態(tài)電流降至小于1 μA，輸入和輸出變?yōu)楦咦杩?。在一些對功耗要求較高的應(yīng)用中，如便攜式設(shè)備，使能引腳可以在設(shè)備不工作時關(guān)閉放大器，降低功耗，延長設(shè)備的續(xù)航時間。

  輸入濾波

• 對于需要在電流檢測放大器輸入進(jìn)行濾波的應(yīng)用，CIN+和CIN - 引腳簡化了輸入濾波設(shè)計(jì)。只需在引腳之間添加一個外部電容，即可設(shè)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(nèi)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(yīng)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(dǎo)致更大的電流損耗。為了獲得最準(zhǔn)確的測量結(jié)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(shí)際電壓。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)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(xiàng)

• 增益由集成的精密比例匹配電阻設(shè)置，提供25 V/V、50 V/V、100 V/V和200 V/V的增益選項(xiàng)。不建議添加外部電阻來調(diào)整增益，因?yàn)檫@可能會增加系統(tǒng)誤差。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的信號幅度和測量要求選擇合適的增益選項(xiàng)。

總結(jié)

Onsemi的NCS21671和NCV21671電流檢測放大器以其寬共模輸入范圍、低失調(diào)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(yè)自動化、汽車電子還是便攜式設(shè)備等領(lǐng)域，都能找到它們的用武之地。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇引腳配置、分流電阻和增益選項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)精確的電流檢測。

各位電子工程師們，在你們的項(xiàng)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(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和想法。