LT9890：高精度電流監(jiān)測(cè)器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，精確的電流監(jiān)測(cè)對(duì)于確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要。今天，我們將深入探討Analog Devices推出的LT9890，一款專為Intel Psys應(yīng)用設(shè)計(jì)的150A電流監(jiān)測(cè)器。

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一、LT9890的特性亮點(diǎn)

集成電流感測(cè)元件

• 寬電流范圍：支持高達(dá)150A的負(fù)載電流，能滿足多種高電流應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
• 高輸入輸出電流比：達(dá)到26,600:1，例如在133A時(shí)輸出為5mA，可提供快速且準(zhǔn)確的接地參考輸出信號(hào)，同時(shí)對(duì)接地電壓變化不敏感。
• 低誤差率：在45A至150A的電流范圍內(nèi)，總未調(diào)整誤差（TUE）最大僅為±1.3%，保證了測(cè)量的高精度。
• 高帶寬：小信號(hào)帶寬可達(dá)3.2MHz（(I_{SENSE }=150 ~A)），能快速響應(yīng)電流變化。
• 低電阻：電流路徑電阻僅為150μΩ，有效降低了功率損耗。
• 寬電源電壓范圍：可在2.7V至65V的電源電壓下工作，增強(qiáng)了其適用性。

與Intel Psys兼容

LT9890能夠很好地適配Intel Psys（平臺(tái)電源）應(yīng)用，為相關(guān)系統(tǒng)提供可靠的電流監(jiān)測(cè)解決方案。

封裝形式

采用108引腳、10mm × 20mm × 2.75mm的LGA封裝，方便在電路板上進(jìn)行布局和安裝。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

LT9890的高性能使其在多個(gè)領(lǐng)域都有出色的表現(xiàn)：

• 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：精確監(jiān)測(cè)服務(wù)器電源的電流，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
• Intel中央處理器（CPU）主板：為CPU提供精準(zhǔn)的電流監(jiān)測(cè)，保障CPU的正常工作。
• 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)：對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。
• 通信設(shè)備：確保通信設(shè)備的電源供應(yīng)穩(wěn)定，提升通信質(zhì)量。
• 電動(dòng)汽車：監(jiān)測(cè)電池電流，為電池管理系統(tǒng)提供重要數(shù)據(jù)。
• 光伏發(fā)電：對(duì)光伏系統(tǒng)中的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，優(yōu)化發(fā)電效率。

三、工作原理剖析

輸入電流通過(guò)內(nèi)部銅質(zhì)的RS從IP引腳流向IM引腳，放大器的開環(huán)增益使負(fù)端電壓等于正端電壓，從而使通過(guò)(R_{G})的電流與輸入電流成正比。該電流經(jīng)過(guò)輸出p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體（PMOS）器件后成為接地參考電流。內(nèi)部算法結(jié)合工廠校準(zhǔn)，可校正銅感測(cè)元件的非理想特性。內(nèi)部負(fù)調(diào)節(jié)器在2.7V至65V的電壓范圍內(nèi)，使放大器兩端的電源電壓保持一致，實(shí)現(xiàn)了出色的共模抑制。

四、電氣特性詳解

電源特性

• 供電電流：IP引腳的供電電流范圍為2.7V至65V，典型值為190mA。
• 欠壓鎖定：欠壓鎖定電壓（(V_{UVLO})）典型值為2.5V，滯回電壓為2.6mV。
• 啟動(dòng)時(shí)間：從欠壓鎖定到輸出電流達(dá)到1%以內(nèi)的啟動(dòng)時(shí)間典型值為200μs。

電流感測(cè)特性

• 電流范圍：可感測(cè)的電流范圍為7.5A至150A。
• 電流路徑電阻：從IP到IM的電阻典型值為150μΩ，最大為325μΩ。

輸出特性

• 輸入輸出電流比：典型值為26,600。
• 輸出電流TUE：在不同的(I{SENSE})下，TUE有所不同，如(I{SENSE}=7.5A)時(shí)，TUE為±4.0%；(I_{SENSE}=45A)至150A時(shí)，TUE為±1.3%。
• 共模抑制比（CMRR）：在(T{J}=25°C)、DC、(V{IP}=2.7V)和(V{IP}=65V)、(R{OUT}=200Ω)的條件下，典型值為92dB。
• 小信號(hào)帶寬：(I{SENSE}=7.5A)時(shí)為0.7MHz，(I{SENSE}=150A)時(shí)為3.2MHz。
• 大信號(hào)響應(yīng)時(shí)間：在(T{J}=25°C)、(I{SENSE})從7.5A到150A變化且(I_{OUT})穩(wěn)定到0.1%以內(nèi)時(shí)，響應(yīng)時(shí)間典型值為2μs。
• 輸出集成噪聲：相對(duì)于輸出電流的噪聲在(T{J}=25°C)、(I{SENSE}=150A)時(shí)為0.075%。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

(R_{OUT})的選擇

(R{OUT})決定了(I{OUT})如何轉(zhuǎn)換為輸出電壓(V{IOUT})。選擇(R{OUT})時(shí)，需考慮最大輸出電壓(V{OUT (MAX)})，確保其不超過(guò)LT9890的額定值。同時(shí)，要根據(jù)后續(xù)電路的輸入阻抗來(lái)選擇合適的(R{OUT})值，以保證輸出的準(zhǔn)確性。

輸出濾波

對(duì)于一些對(duì)帶寬要求較低的應(yīng)用，可在(R{OUT})兩端并聯(lián)輸出電容(C{OUT})，以降低噪聲并保持輸出穩(wěn)定。輸出響應(yīng)的-3dB頻率為(f{-3 dB}=frac{1}{2 × pi × R{OUT} × C_{OUT }})。

PCB布局

由于LT9890通過(guò)的電流較大，PCB布線需格外謹(jǐn)慎。應(yīng)使用至少70μm厚的板銅，采用寬銅走線，減少電流密度變化引起的誤差。推薦將LT9890直接置于連接器到下游電路的路徑上，以減少額外的TUE。同時(shí)，使用多個(gè)寬平面和熱過(guò)孔來(lái)降低電阻和散熱。

六、相關(guān)產(chǎn)品對(duì)比

與這些相關(guān)產(chǎn)品相比，LT9890在高電流監(jiān)測(cè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，能夠滿足更高電流應(yīng)用的需求。

七、總結(jié)

LT9890作為一款高性能的電流監(jiān)測(cè)器，憑借其集成的電流感測(cè)元件、高精度的測(cè)量、與Intel Psys的兼容性以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師提供了一個(gè)可靠的解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇(R_{OUT})、進(jìn)行輸出濾波和優(yōu)化PCB布局，能夠充分發(fā)揮LT9890的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用類似電流監(jiān)測(cè)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。