新型电流传感放大器集成电路的ROHM精度为±1%

在各种电子系统中实现的标准电路块之一是电流感测。无论电流传感用于电路保护、电源管理还是控制回路，了解流向重要负载的电流在大多数电路设计中都是必要的。

然而，对于高精度应用，如果设计不正确，一些标准电流传感架构可能会达不到要求。最近，ROHM半导体公司发布了一种新的电流传感IC，声称可以实现前所未有的精度，同时最大限度地减少PCBA面积。

 

ROHM专注于工业应用的精确电流传感放大器IC。图片由ROHM Semiconductor提供

 

在本文中，我们将研究传统的电流传感架构，讨论其一些缺点，并评估ROHM的新产品。

 

标准电流感应架构

虽然有许多不同的方法来测量电子系统中的电流，但最常见的解决方案之一是使用分流电阻器。

在这种结构中，一个非常低电阻的电阻器（通常在毫欧姆的数量级）与负载串联。该分流电阻器（也称为感测电阻器）共享串联连接，承受负载的全部电流，并在负载两端产生与电流成正比的电压降（V=I/R）。然而，由于感测电阻器非常小，它所经历的电压降也具有极低的幅度。

 

来自12V轨道的标准电流传感架构。图片由德州仪器公司提供

 

为了增加该信号的幅度，然后将每个电阻器端子的电压作为输入馈送到专用运算放大器（op-amp）。这里，信号被放大，并且作为单端信号的输出被馈送到ADC以转换到数字域。有了分流电阻值和负载电压轨的知识，就可以很容易地确定电流。

这种架构非常受欢迎，主要是由于其简单、低成本和强大的传感性能。

 

自加热精度挑战

尽管这种分流电阻器结构很受欢迎，但在需要极高精度的应用中，它有时会达不到要求。其主要原因是该电路中的感测电阻器受到基于制造和温度的变化的影响。

当感应电阻器改变温度时，其电阻值也会改变。而且，由于电流感测架构依赖于电阻器两端的电压降，因此电阻的变化将直接影响测量的电流值。

 

电阻自发热引起的电流测量误差。图片由瑞萨提供

 

这里的影响不仅是由于高环境温度，还受到电阻器自加热的极大影响。由于该感测电阻器的点要暴露在高电流下，因此它在工作时会自然耗散功率。这里，感测电阻器的温度系数（Tc）将直接导致电流测量精度的下降。电阻值因温度升高而发生的变化可使用以下公式计算：∆R_感觉=R_传感器TC× ∆温度

因此，在这种结构中实现高精度需要非常温度稳定的感测电阻器或考虑电阻器自加热误差的方法。

 

ROHM发布高精度电流传感放大器

本周，ROHM宣布了一种新的电流传感IC，旨在准确应对挑战。

该产品名为BD14210G-LA，是一种新型电流感应放大器，高度集成以减少板空间。ROHM声称，通过集成滤波器和旁路电容器等外围分立组件，BD14210G-LA将电路的BOM从11个组件减少到3个组件。根据ROHM，BOM数量的减少意味着PCBA面积减少了46%。

 

BD14210G-LA的内部框图。图片由ROHM Semiconductor提供

 

除了节省面积外，据说新型IC在-40°C至+125°C的整个温度范围内都能实现±1%的极高精度。ROHM表示，这种提高的精度来自于即使在温度波动时也能保持电流检测精度的内部电路。

通过这种新产品，ROHM希望在各种工业应用中实现高电流传感精度，包括无线基站、PLC和逆变器，以及家用电器等消费应用。