解析德州仪器(TI)INA790x：双向高精度电流检测放大器及其应用

在当今工业自动化、电机控制和电源管理系统中，精确的电流检测是实现高效能控制和系统保护的关键。德州仪器(TI)推出的INA790x系列电流检测放大器凭借其集成式分流电阻、宽共模电压范围(-4V至110V)和增强型PWM抑制功能，为工程师提供了卓越的电流测量解决方案。本文将深入探讨INA790x的技术特性、工作原理及其典型应用场景。

INA790x 是一款电压输出、电流检测大器，具有一个400μΩ 的集成型分流电阻器。INA790x 可独立于电
源电压在 –4V 至 110V 的宽共模范围内监控双向电流。可调增益选项有助于优化系统动态范围。通过将开
尔文连接分流电阻器和零漂移斩波放大器进行整合，可以为检测电阻器提供校准等效测量精度、±35ppm/°C的超低温漂性能和优化的布局。

INA790x 采用了增强型 PWM 抑制电路，可抑制较大(dv/dt) 共模瞬态导致的干扰，并在开关系统中实现实时持续电流测量。这种持续测量对于电机驱动应用中的线路内电流测量以及电磁阀控制应用至关重要。
此器件由一个 2.7V 至 5.5V 的单电源供电，汲取一个4.25mA 的最大电源电流。所有版本都具有扩展额定工作温度范围（–40°C 至 +125°C），并采用 15 引脚VQFN 封装。

德州仪器(TI) INA790x 数据手册免费下载

*附件：ina790a数据手册.pdf

INA790x 特性
• 具有集成型分流电阻器的精密解决方案
– ±75A 持续电流，25°C
– ±50A 持续电流，+125°C
– 分流电阻器：400µΩ
– 分流电感：2nH
• 宽共模电压范围：-4V 至 +110V
• 针对受开关共模电压影响的系统优化的增强型
PWM 抑制
– 支持高达 125kHz 的开关频率
• 卓越的 CMRR
– 160dB 直流 CMRR
– 114dB 交流 CMRR（50kHz 时）
• 高测量精度
– 系统增益误差（最大值）
• 版本 A：±0.35%，±35ppm/°C 温漂
• 版本 B：±1%，±100ppm/°C 温漂
– 失调电流（最大值）
• 版本 A：±30mA，±625µA/°C 漂移
• 版本 B：±250mA，±1.25mA/°C 漂移
• 可通过外部电阻分压器网络调节增益：
– 20mV/A 至 400mV/A
• TJ 为 160°C 时的开漏温度警报
• 封装选项：VQFN-15

INA790x核心特性

集成式精密分流电阻

INA790x最显著的特点是集成了400μΩ的EZShunt™技术分流电阻器，具有以下优势：

• 超低温漂：±35ppm/°C(INA790A)或±100ppm/°C(INA790B)
• 低电感：仅2nH的开尔文连接设计
• 高电流能力：±75A持续电流(25°C)，±50A(125°C)

卓越的电性能参数

• ‌宽共模电压范围‌：-4V至110V，独立于电源电压
• ‌超高CMRR‌：160dB直流CMRR，114dB交流CMRR(50kHz时)
• ‌系统增益误差‌：±0.35%(INA790A)或±1%(INA790B)
• ‌失调电流‌：±30mA(INA790A)或±250mA(INA790B)
• ‌增强型PWM抑制‌：支持高达125kHz的开关频率

灵活的增益配置

通过外部电阻分压器网络，增益可在20mV/A至400mV/A范围内调节，优化系统动态范围：

外部可调增益	RFB1值	RFB2值	总增益(mV/A)
1	0Ω	开路	20
2	20kΩ	20kΩ	40
4	30kΩ	10kΩ	80
5	20kΩ	5kΩ	100

技术细节解析

增强型PWM抑制技术

INA790x采用特殊设计抑制大(dv/dt)共模瞬态干扰，在开关系统中实现实时持续电流测量。图6-4展示了其优异的PWM抑制性能，在共模电压快速变化时输出保持稳定，这对于电机驱动和电磁阀控制应用至关重要。

温度管理与热警报

器件内置热警报功能，当结温达到160°C时会通过ALERT引脚发出信号。图6-2显示了最大连续电流与环境温度的关系曲线，工程师可根据实际工作环境确定安全操作电流范围。

精度与误差分析

INA790x的总误差包括多个分量：

1. 输入失调电流及其温漂
2. 共模电压引入的失调
3. 基准电压引入的失调
4. 增益误差及漂移
5. 增益非线性误差

图7-1和图7-2分别展示了INA790A和INA790B在不同条件下的总误差曲线，为工程师提供设计参考。

典型应用电路

高侧螺线管驱动电流检测

图7-8展示了INA790x在12V液压阀驱动器中的应用。配置要点：

• 采用双向电流测量模式
• 基准电压设置为电源中点(VS/2)
• 可调增益设为5(总增益100mV/A)
• 输出可直接连接至微控制器ADC

D类音频放大器中的扬声器监测

图7-10显示了INA790x在音频系统中的应用优势：

• 仅2nH电感确保20Hz-20kHz全频段精确测量
• 基准设置为1/2 VS(3.3V系统为1.65V)
• 80mV/A增益下，±15A电流对应输出摆幅0.45V至2.85V
• 可实时测量扬声器阻抗和谐振特性(如图7-11)

设计实践建议

布局指南

• 使用2oz覆铜作为电源平面提高电流处理能力
• 散热过孔分散热量至多层PCB
• 旁路电容(0.1μF)尽量靠近电源引脚
• 图7-12提供了推荐的布局示例

信号滤波技术

针对分流电感可能引起的过冲问题，提供两种解决方案：

1. ‌输入滤波‌：在IN+和IN-间添加22μF电容(图7-4显示效果)
   
2. ‌RISO双反馈电路‌：图7-5所示配置可抵消电感影响，表7-4提供元件选型参考

INA790x系列电流检测放大器通过集成精密分流电阻、提供宽共模范围和优异的PWM抑制能力，解决了工业应用中高精度电流测量的关键挑战。其灵活的可调增益设计和全面的保护功能，使其成为电机驱动、螺线管控制、无线电动工具和音频系统等应用的理想选择。通过遵循本文提供的设计指南和应用实例，工程师可以充分发挥该器件的性能优势，构建更可靠、更高精度的电流监测系统。