谈谈滤除这些特定的尖峰瞬态事件的主要考虑因素

李倩 发表于 2018-06-21 17:00:11 收藏 已收藏
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谈谈滤除这些特定的尖峰瞬态事件的主要考虑因素

李倩 发表于 2018-06-21 17:00:11

由于多种不同的原因,可能需要在电流检测放大器 (CSA) 的输入或输出端进行滤波。今天,我们将重点谈谈在使用真正小的分流电阻(在1 mΩ 以下)时,用 NCS21xR 和 NCS199AxR 电流检测放大器实现滤波电路。低于1 mΩ 的分流电阻具有并联电感,在电流检测线上会引起尖峰瞬态事件,从而使 CSA 前端过载。我们来谈谈滤除这些特定的尖峰瞬态事件的主要考虑因素。

在某些应用中,被测量的电流可能具有固有噪声。在有噪声信号的情况下,电流检测放大器输出后的滤波通常更简单,特别是当放大器输出连接到高阻抗电路时。放大器输出节点在为滤波器选择组件时提供了最大的自由度,并且实现起来非常简单,尽管它可能需要后续的缓冲。

当分流电阻值减小时,并联电感对频率响应有显著影响。在小于1 mΩ 的情况下,并联电感产生传递函数中的零点,通常导致在100 kHz 的低频率下产生拐角频率。这种电感增加了电流检测线路上高频尖峰瞬态事件的幅值,从而使任何并联电流检测集成电路 (IC) 的前端过载。这个问题必须通过在放大器输入端进行滤波来解决。请注意,无论制造商如何声称,所有电流检测 IC 都容易受到此问题的影响。即使尖峰频率高于器件的额定带宽,也需要在器件的输入端进行滤波以解决此问题。

其他应用,如 DC-DC 转换器和电源应用也可能需要在电流检测放大器的输入端进行滤波。图1所示为建议的输入滤波原理图。

 图1. 输入滤波补偿小于1 mΩ 的分流电阻的并联电感,以及任何应用中的高频噪声

由于滤波电阻的增加电阻和它们之间的相关电阻失配会对增益、共模抑制比 (CMRR) 和 VOS 产生不利影响,所以输入滤波是复杂的。对 VOS 的影响部分还归咎于输入偏置电流。因此,输入电阻值应限制在10 Ω 以下。至少,选择电容器以精确地匹配分流电阻器及其电感的时间常数;或者,选择电容器以提供低于该点的极点。

使输入滤波器时间常数等于或大于并联电阻及其电感时间常数:

这简化为基于使用10 Ω 电阻来确定每个 RFILT 的 CFILT 值:

如果主要目的是滤除高频噪声,则应将电容器增加至提供所需滤波的值。

例如,100 kHz 的滤波频率需要一个80 nF 电容。该电容器可以有一个低额定电压值,但应具有良好的高频特性。所需的电容器值可通过下面的公式计算:

瞬态抑制

在瞬态共模电压大于30伏特 (V) 的应用中,需要瞬态抑制电路。有关如何设计瞬态抑制电路的详细信息,请参阅 NCS21xR 数据表中的基本连接应用注释。

滤波并不总是必需的,具有最小的动态变化电流的电池供电的直流电路将是一个例子。大的、复杂的系统可能有高速变化的供电电流或电压 (例如服务器、计算机),往往需要滤波以提供干净的信号,以进行电流控制、测量和分析。

关于安森美半导体的电流检测放大器的更多信息,请访问我们的网站:

• NCS21xR 

▫NCS210R, NCV210R, NCS211R, NCV211R, NCS213R, NCV213R, NCS214R, NCV214R

• NCS199AxR

▫NCS199A1R, NCS199A2R, NCS199A3R

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