LMP8640/-Q1/HV精度高壓電流感測(cè)放大器：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電流感測(cè)放大器是至關(guān)重要的組件，它能夠在高輸入共模電壓下檢測(cè)小差分電壓。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的LMP8640、LMP8640 - Q1和LMP8640HV這三款精度高壓電流感測(cè)放大器，了解它們的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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產(chǎn)品概述

LMP8640、LMP8640 - Q1和LMP8640HV是精度電流感測(cè)放大器，可在2.7V至12V的電源電壓范圍內(nèi)，在高輸入共模電壓下檢測(cè)感測(cè)電阻兩端的小差分電壓。其中，LMP8640和LMP8640 - Q1的共模電壓范圍為 - 2V至42V，LMP8640 - Q1通過了AEC - Q100認(rèn)證，適用于汽車應(yīng)用；LMP8640HV的共模電壓范圍更寬，可達(dá) - 2V至76V。這三款放大器都具有20V/V、50V/V、100V/V三種固定增益選項(xiàng)，增益誤差低至0.25%，輸出經(jīng)過緩沖，輸出阻抗低。

產(chǎn)品特性

高共模電壓范圍

不同型號(hào)的共模電壓范圍有所不同，LMP8640和LMP8640 - Q1為 - 2V至42V，LMP8640HV為 - 2V至76V，能夠滿足多種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

寬電源電壓范圍

電源電壓范圍為2.7V至12V，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。

多種增益選項(xiàng)

提供20V/V、50V/V、100V/V三種固定增益選項(xiàng)，可根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。

低失調(diào)電壓和低增益誤差

典型輸入失調(diào)電壓為900μV，最大增益誤差為0.25%，能夠保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

良好的電氣特性

PSRR（電源抑制比）為85dB，CMRR（共模抑制比）在2.1V至42V時(shí)為103dB，能夠有效抑制電源和共模干擾。

寬溫度范圍

工作溫度范圍為 - 40°C至125°C，適用于各種惡劣的工作環(huán)境。

小封裝

采用6引腳薄型SOT - 23封裝，節(jié)省電路板空間。

應(yīng)用場(chǎng)景

LMP8640系列放大器具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，包括但不限于：

高端電流感測(cè)

可用于檢測(cè)和監(jiān)控直流或電池供電系統(tǒng)中的電流，如工業(yè)和消費(fèi)電子設(shè)備中的電源管理。

車輛電流測(cè)量

LMP8640 - Q1通過AEC - Q100認(rèn)證，適用于汽車應(yīng)用，如電機(jī)控制和電池監(jiān)控。

遠(yuǎn)程感測(cè)

在需要遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電流的應(yīng)用中，LMP8640系列放大器能夠提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

感測(cè)電阻的選擇

感測(cè)電阻的選擇至關(guān)重要，它會(huì)影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性和功率損耗。在選擇感測(cè)電阻時(shí)，需要考慮以下因素：

• 小信號(hào)精度：在檢測(cè)小電流時(shí)，選擇較大阻值的電阻可以提高信號(hào) - 噪聲比，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
• 功率損耗：在檢測(cè)大電流時(shí)，選擇較小阻值的電阻可以減少功率損耗，但需要注意電阻的功率額定值。
• 電壓損失：感測(cè)電阻上的電壓損失也需要考慮，避免對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。

布局設(shè)計(jì)

布局設(shè)計(jì)對(duì)放大器的性能也有很大影響，以下是一些布局設(shè)計(jì)的建議：

• 采用4線（開爾文）連接：連接到感測(cè)電阻的點(diǎn)應(yīng)不在直接的大電流路徑內(nèi)，避免傳感跡線與負(fù)載電流共享部分路徑。
• 保持輸入跡線的間距和間距：輸入跡線可能具有較高的電壓（最高可達(dá)76V），需要與周圍的跡線和平面保持適當(dāng)?shù)拈g隙和間距。
• 避免溫度梯度：將放大器遠(yuǎn)離發(fā)熱設(shè)備，避免輸入引腳之間出現(xiàn)溫度梯度，以減少熱誤差。
• 電源去耦：在電源和地引腳附近放置去耦電容，以保證電源的穩(wěn)定性。

電源供應(yīng)建議

該設(shè)備的輸入電路能夠在超過其電源電壓V + 的共模電壓下準(zhǔn)確測(cè)量信號(hào)。例如，VS電源端子上的電壓可以為5V，而被監(jiān)控的負(fù)載電源電壓（共模電壓）可以高達(dá) + 76V。為了保證穩(wěn)定性，需要在設(shè)備的電源和地端子附近放置電源去耦電容，典型值為0.1μF，靠近V + 引腳。電容的額定電壓應(yīng)至少為預(yù)期最大施加電壓的兩倍。對(duì)于噪聲較大或阻抗較高的電源，可能需要額外的去耦電容來抑制電源噪聲。

實(shí)際應(yīng)用案例

以一個(gè)電流監(jiān)測(cè)應(yīng)用為例，需要測(cè)量流入負(fù)載（峰值電流10A）的電流，分辨率為10mA，精度為0.5%。10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為4.1V，為了減少分流電阻上的功率損耗，電阻需要小于10mΩ。具體設(shè)計(jì)步驟如下：

選擇合適的型號(hào)

根據(jù)應(yīng)用所需的共模電壓，選擇LMP8640HV（高共模電壓可達(dá)76V）。

選擇增益選項(xiàng)

考慮到ADC的最大輸入電壓，計(jì)算不同增益選項(xiàng)下的最大感測(cè)電壓和分流電阻值。根據(jù)項(xiàng)目約束（RS < 10mΩ），排除20.5mΩ的電阻，保留50V/V和100V/V的增益選項(xiàng)。

選擇分流電阻

通過誤差預(yù)算計(jì)算，考慮增益、失調(diào)、CMRR和PSRR的校準(zhǔn)，選擇合適的分流電阻。在本例中，選擇8.2mΩ的分流電阻能夠滿足分辨率和精度的要求。

總結(jié)

LMP8640、LMP8640 - Q1和LMP8640HV是三款性能優(yōu)異的精度高壓電流感測(cè)放大器，具有高共模電壓范圍、寬電源電壓范圍、多種增益選項(xiàng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種電流感測(cè)應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中，需要注意感測(cè)電阻的選擇、布局設(shè)計(jì)和電源供應(yīng)等要點(diǎn)，以確保放大器的性能和穩(wěn)定性。希望本文能夠?qū)?a target="_blank">電子工程師在使用LMP8640系列放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。你在使用這些放大器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。