onsemi电流感测放大器：高电压、高性能的电流测量利器

在电子设计领域，精确的电流测量对于许多应用来说至关重要。今天我们要探讨的onsemi的NCS7030、NCS7031、NCV7030和NCV7031电流感测放大器，就是这样一款能够在高电压环境下实现高精度电流测量的优秀产品。

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产品概述

NCS7030和NCS7031是高压电流感测放大器，提供14 V/V和20 V/V的增益选项，在整个温度范围内最大增益误差仅为±0.3%。每个器件由前置放大器和缓冲器组成，通过A1和A2引脚可接入输出和输入，方便连接中间滤波网络或修改增益。该系列放大器在 -6 V至80 V的输入共模电压范围内具有出色的共模抑制能力，可在各种应用中对检测电阻进行单向电流测量。带有NCV前缀的产品为汽车级应用选项，所有版本的工作温度范围为 -40°C至150°C。

产品特性

电气特性

• 带宽：100 kHz，能够满足大多数应用的动态响应需求。
• 输入失调电压：最大±300 μV，在整个温度范围内的失调漂移最大为±3 μV/°C，确保了测量的高精度。
• 增益误差：在整个温度范围内最大±0.3%，保证了输出信号的准确性。
• 静态电流：典型值为1.5 mA，功耗较低。
• 电源电压：3 V至5.5 V，可适应多种电源环境。
• 共模输入电压范围：工作范围为 -6 V至80 V，生存范围为 -14 V至85 V，具有较强的抗干扰能力。
• 共模抑制比（CMRR）：最小85 dB，能够有效抑制共模信号的干扰。
• 电源抑制比（PSRR）：最小75 dB，减少电源波动对输出的影响。

封装与引脚

产品提供Micro8和SOIC - 8两种封装形式，引脚功能明确，方便设计和布局。例如，-IN和+IN引脚用于连接检测电阻，A1和A2引脚可用于调整增益或实现滤波功能。

热特性

不同封装的热阻和热特性有所差异，如Micro8封装的结到空气热阻为163°C/W，SOIC - 8封装为128°C/W。在设计散热方案时，需要根据具体的封装和应用场景进行考虑。

应用信息

电流传感技术

• 低侧传感：实现简单、成本低，但NCS703x系列提供了精确的差分输入和内置增益网络，相比简单的运算放大器电路具有更高的精度。
• 高侧传感：能够检测正电源线到地的短路情况，并且避免在被测负载的接地路径中增加电阻，适用于对安全性和测量精度要求较高的应用。

单向操作

NCS703x内部参考地，只能测量单向电流。+IN引脚应连接到检测电阻的正端，-IN引脚连接到负端。当检测电阻中无电流流动时，输出电压应在接地电压的50 mV以内；有电流流动时，输出电压将正向摆动，最高可达电源电压的100 mV以内。

电源连接

NCS703x可以连接到它所监测电流的同一电源，也可以连接到单独的电源。如果需要检测负载电源的短路电流，建议使用单独的电源。

A1和A2引脚的应用

• 降低增益：通过连接A1和A2并添加一个从该节点到地的电阻，可以降低整体增益。例如，添加一个100 kΩ的外部电阻，可使进入A2的电压减半，从而使整体增益减半。
• 增加增益：在正反馈中添加外部电阻可以增加增益。
• 滤波：将A1和A2连接在一起，并从该节点到地添加一个电容，可以创建一个简单的单极点低通RC滤波器；使用Sallen - Key拓扑可以创建一个双极点低通滤波器，实现更高的衰减率。

输入滤波

在某些应用中，需要在电流感测放大器的输入端进行滤波。输入滤波可以补偿小于1 mΩ的检测电阻的电感效应以及高频噪声，但需要注意滤波器电阻的添加可能会对增益、CMRR和输入失调电压产生不利影响，因此输入电阻的值应限制在10 Ω或更小。

共模电压阶跃响应

大的共模电压阶跃和快速的压摆率可能会在输出端引起瞬态电压尖峰。可以通过降低共模电压阶跃的压摆率、添加低通滤波器或在共模电压阶跃发生后添加时间延迟等方法来解决这个问题。

低侧电流传感优势

NCS703x系列在低侧电流传感方面具有诸多优势，如真正的差分输入适用于连接开尔文传感分流器或传统分流器，能够有效抑制共模噪声，并且封装小巧，相比分立运算放大器解决方案更具竞争力。

分流电阻选择

电流测量的精度要求决定了分流电阻的精度、尺寸和阻值。为了实现最精确的测量，建议使用四端电流感测电阻（开尔文传感），以确保感测放大器测量的电压是电阻两端的实际电压。

关断功能

虽然NCS703x没有专门的关断引脚，但可以使用简单的MOSFET、电源开关或逻辑门来切断电源，消除静态电流。

订购信息

产品提供不同的增益选项和封装形式，并且有汽车级应用的版本可供选择。具体的订购信息可以参考数据手册的第15页。

总结

onsemi的NCS7030、NCS7031、NCV7030和NCV7031电流感测放大器以其宽共模电压范围、高精度、低功耗和丰富的应用功能，为电子工程师在电流测量领域提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择增益、封装和分流电阻，并注意布局和滤波等问题，以充分发挥该产品的性能优势。你在使用电流感测放大器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。