Farhana Sarder （安森美半导体）
摘要：客户将通用运算放大器用于电流检测运用，因为本钱低。但是在其电流检测电路中有时会呈现毛病。当供货商查看退回的运算放大器单元时，发现它们按预期作业。其原因是：“通用的”并不意味着“可用于一切用处”。电流检测运用需求更精细。
关键词：运算放大器；电流检测；准确性
客户常将通用运算放大器如LM321用于电流检测运用。这是数十年来一直在运用的传统运算放大器之一。这些传统运算放大器本钱低，用于很多运用。但是，有时相同的客户又向咱们反应，说这些运算放大器在其电流检测电路中呈现毛病。当咱们查看退回的运算放大器单元时，它们按预期作业。那么问题出在哪里？
因为运算放大器是“通用的”并不意味着“可用于一切用处”。电流检测运用需求精细。电流检测一般用于电源办理和过流维护运用。幻想一个不准确的国际。当您的手机电量快耗尽时，电量指示或许是8%。您或许规划在100 A触发的过流电路，却发现维护电路在150 A才发动，一切下流器材都被损坏。这便是通用和精细的差异。
精细运算放大器的关键是输入失调电压。其共模按捺比(CMRR)和电源按捺比(PSRR)也有更好的规范，但这两个参数都可当作随共模电压或电源电压改变的输入失调电压。什么是输入失调电压？输入失调电压是每一个运算放大器输入的固有偏置，是因为制作工艺引起的输入晶体管细微失配。在学校时，咱们了解到抱负的运放具有零输入失调电压，但咱们知道在实际国际不是这样。
传统通用运算放大器如LM321有V OS =±7 mV（最大值），现代通用运算放大器如NCS20071有V OS =±3.5 mV（最大值）。此最大规范散布在零邻近。这说明大多时分随机挑选的器材将表现出近零的偏置。您能够坚信，您的原型电路与常用的LM321一同完美作业，但当电路进入量产时，产生毛病的份额相当大。这是因为制作工艺产生器材间变异(part-to-part variation)，而且一些器材挨近限值。您应一直为电路规划最大输入失调电压。
有时忘掉查看电路在最坏情况下的限值：输入失调电压限值、CMRR限值、电阻网络容差、温度效应等。
相较LM321和NCS20071通用运算放大器，新的NCS21911精细运算放大器因为其斩波稳定式结构，最大失调V OS = ±25 µV（微伏）。失调电压实际上产生多少差异？让咱们考虑这样一种情况：分路压降为固定的50 mV，如图1所示。
输入失调电压7 mV和3.5 mV的放大器具有显着的输出偏移差错。
更仔细看看图2中Vos=7 mV的示例。
经过挑选精细运放如NCS21911，输入失调电压形成的差错在这电路示例中简直可忽略不计。它不只进步了输出精度，乃至还有一些余量来减小检测电阻尺度，并仍坚持所需的精度。
因为低失调电压支撑下降检测电阻值，一起坚持相同的精度，如图3所示，功率得以大大进步。当检测电阻尺度减小时会产生什么？检测电阻功耗更少，这意味着能够运用更低瓦特和更低本钱的电阻，而物理尺度更较小的检测电阻终究占用PCB的空间更少，进步了体系的整体能效，减少了损耗。
在许多运用中，流过检测电阻器的负载电流是可变的。有时当客户测验在0 A邻近进行电流丈量时，他们发现差错明显添加；这是正常的，应该是预期的。当电流降至零时，差错百分比变为无穷大。这电流检测电路用于丈量电流；不是用于在没有电流时的准确丈量。图4显现了精度怎么跟着电流添加而进步。留意因为输入失调电压导致的差错改变。即便当检测电压下降时，NCS21911的25 µV偏移也支撑相对准确的丈量。
好像在功率和精细性上的小改善能够节约物料单、印刷电路板(PCB)本钱和电费。尽管挑选较廉价的运算放大器或许会在前期省一些钱，但考虑到终究体系级的节约或许是您的优势，经过选用价格合理的精细运算放大器来完成。
在许多运用中，通用运算放大器会正常作业。即便传统的LM321也可在已规划相应电路的电流检测运用中作业。记住，输出差错应该预期相对较高。或许，检测电阻器的尺度应当较大，以取得比输入失调电压足够大的压降。
关于低边电流检测，转向精细运放进步了精度和体系能效。NCS21911精细运算放大器有一个规范输出引脚，使其只需简略刺进就能代替通用运算放大器如LM321和NCS20071。
本文来源于科技期刊《电子产品国际》2019年第7期第21页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
