LT1787高端电流检测放大器用于更高电压的电信和工业应用

Glen Brisebois 和 Richard Markell

LT®1787 高端电流检测放大器提供了对流入或流出电源的电流的精准测量。该器件产生的输出电压与流经外部电流检测电阻的电流成正比。凭借一个极小的 40μV （典型值） 输入失调电压，LT1787 在 12mV 全标度输入时具有优于 250 位、过零准确的动态范围。60V的最大电源电压规格使该器件不仅可用于低压电池应用，还可用于更高电压的电信和工业应用。独立 V电子电气和 V偏见引脚使得 LT1787 的应用极为通用。

该器件由其正在监视的电源自供电，仅需 60μA 的电源电流。LT1787 的电源抑制比在 超过120分贝。该器件在输入至输出之间具有 8 的固定电压增益。

LT1787 的其他特性包括用于输入噪声滤波 （差分和共模） 和 能够在 2.5V 至 60V 的极宽电源范围内工作。零件的功能图及其工作原理详见侧栏。该器件采用 8 引脚 SO 和 MSOP 封装。

使用 A/D 转换器操作

图 1 示出了一款高分辨率 （12 位）、双向电流至位转换器的详细原理图，该转换器采用 LT1787、LT1783 SOT-23 1.2MHz 微功率、轨至轨运放和 LTC1404 SO-8 封装、具停机功能的 12 位模数转换器。如图所示，该电路允许以3位分辨率将输入电流数字化，从大约–2A到大约12A。

图1.LT1787 连接到 LTC1404 ADC：双向电流至位转换器。

LT1787 的输出电压由 LT1783 缓冲、滤波并施加于 LTC1404 的 A在针。施加于V的精密偏置电压偏见LT1787 的引脚由 LTC1404 的基准输出获得，典型值为 2.43V。该偏置电压将 LT1787 的零电流输出设定为 2.43V，或对于模数转换器而言约为中间范围，从而允许测量正向和负方向的电流。请注意，LTC1404 的内部基准电压为 4.096V;因此，转换器的输出是 LT1 输出的每毫伏输入电压 1787 个计数，或 R 两端输入电压的 8 个计数/mV意义.零检测电流转换为转换器的2.43V或2430个计数。满量程正电流为 4096 计数，满量程负电流为 0 计数。

图2显示了整个系统的电流与输出代码。LTC1404 具有一个数字接口，该接口由 CLK 和 CONV 输入以及 D外串行数字输出。这些信号提供了广泛的灵活性，允许该器件与大多数微处理器和DSP接口。

图2.电流与输出代码。

LT1787 的输出电压 VOUT 通过以下关系与输入检测电压相关：

VSENSE = ISENSE • RSENSE

VOUT = 8(VSENSE) + VBIAS

虽然本图选择了–3A至2A范围，但其他电流范围可以通过检测电阻值的简单变化来适应。得出正确的RSENSE值，使最大检测电流和检测电阻值的乘积等于所需的最大检测电压（12位分辨率为250mV）。例如，检测最大电流为10A的检测电阻值为250mV/10A = 0.025Ω。最小可测量电流为10A/4096计数= 2.44mA/计数。如果只需要10位分辨率，则满量程电压可以降低到60mV，RSENSE可以降低到0.006Ω。确保检测电阻 IMAX2 • RSENSE 中的功耗不超过电阻器的最大额定功率。

结论

LT®1787 高端电流检测放大器提供了一种易于使用的电流检测方法，具有 12 位分辨率，适用于多种应用领域。该器件的工作电压可达 60V，非常适合电信或工业应用中的高压系统。此外，该器件还可以应用于电池供电的手持设备和计算机，在这些应用中，测量消耗的电流量和/或电池中剩余的电量至关重要。

操作理论（见图3）

输入 VS+ 和 VS– 将检测电压施加到匹配的电阻 RG1 和 RG2。电阻RG1和RG2的两端被放大器A1的电压增益强制处于相等的电位。通过RG1和RG2的电流被迫流过晶体管Q1和Q2，并通过1：1电流镜在节点VOUT处求和。来自 RG1 和 RG2 流经电阻 ROUT 的净电流提供 8 的电压增益。正检测电压使 VOUT 相对于引脚 VBIAS 为正。

引脚 VEE、VBIAS 和 VOUT 可以通过多种方式连接，以与后续电路接口。可轻松支持分离电源和单电源输出配置。

放大器A1的电源电流从VS–引脚汲取。用户可以通过仔细选择连接极性来选择将此电流包含在监控电流中（通过RSENSE）。

图3.LT1787 功能图。

审核编辑：郭婷