德州仪器INA700数字式功率监控器技术解析与应用指南

Texas Instruments INA700 I^2^C输出数字功率监控器具有集成分流电阻器和16位Δ-Σ模数转换器，设计用于电流检测应用。该器件可测量在-0.3V至+40V共模电压范围内的上下至±15.728A的满量程电流。INA700通过精度±0.5%的集成振荡器报告电流、总线电压、裸片温度、功率、电量和电荷累积，同时在后台执行所需的计算。其集成温度传感器在整个结温范围内的精度为±3°C。

数据手册：*附件：Texas Instruments INA700 I2C输出数字式功率监控器数据手册.pdf

INA700具有低失调和低增益误差漂移，因此可用于制造过程中不进行温度校准的系统。该器件具有从50µs至4.12ms可选的ADC转换时间和从1x至1024x可选的平均采样率，这进一步帮助降低了测量数据的噪声，并可实现过电流检测窗口的优化。Texas Instruments INA700可采用微型PowerWCSP (DSBGA) 封装，可最大限度减小解决方案尺寸、最大限度提高热性能。

特性

• 低损耗集成分流电阻器
  • TA = 25°C时内阻为2mΩ
  • 额定电流：±15A（TA = 25°C时）
• 高分辨率、16位Δ-Σ ADC
  • 宽共模范围：-0.3V至+40V
  • 报告电流、总线电压、功率、内部温度、电能和电荷
  • 可编程转换时间和平均值
• 电流监控精度
  • 总测量误差：±0.5%（5A时）
  • 失调电流：±1.5mA（最大值）
  • 增益误差：±0.5%（5A时最大值）
  • 增益误差漂移：±50ppm/°C（最大值）
• 功率监控精度
  • 精度：0.85%（5A时）
• 电能和电荷精度
  • 精度：1.35%（5A时）
• 内部监控和故障检测
• 精度±0.5%（最大值）的振荡器
• 2.94MHz高速I^2^C接口，具有四个引脚可选地址
• 由2.7V至5.5V电源供电运行
  • 工作电流：640µA（典型值）
  • 关断电流：5µA（最大值）

功能框图

德州仪器INA700数字式功率监控器技术解析与应用指南

一、核心特性概述

INA700是德州仪器推出的高精度数字功率监控芯片，集成2mΩ EZShunt™技术，具有以下核心优势：

• ‌高集成度‌：8引脚PowerWCSP封装（1.319mm×1.239mm），集成电流检测电阻
• ‌多参数监测‌：同步测量电流（±15.728A）、总线电压（0-40V）、功率（1.61kW）、能量（1688.85MJ）、电荷（16.493MC）及温度（-40℃~+125℃）
• ‌高精度‌：
  • 电流测量误差±0.5%（5A时）
  • 功率测量误差±0.85%
  • 内置温度传感器精度±3℃
• ‌灵活配置‌：
  • 可编程ADC转换时间（50μs~4.12ms）
  • 支持1x~1024x采样平均
• ‌高速接口‌：2.94MHz I2C兼容接口，支持4种地址配置

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二、关键技术创新

1. 集成式EZShunt技术

• ‌超低阻值‌：2mΩ（25℃）集成检测电阻，支持±15A连续电流
• ‌温度补偿‌：采用专利TC补偿算法，漂移低至±50ppm/°C
• ‌强化可靠性‌：通过700次-55℃~125℃温度循环测试，阻值变化<0.7%

2. 智能监测架构

• ‌背景计算引擎‌：实时计算功率/能量/电荷，不增加转换时间
• ‌多级保护机制‌：
  • 过流保护响应时间270ns（典型值）
  • 可编程软关断（400mA典型）
  • 总线电压欠压/过压监测

3. 汽车级设计

• ‌宽工作范围‌：-40℃~+125℃环境温度
• ‌强化隔离‌：支持-0.3V~+40V共模电压
• ‌故障诊断‌：集成7种报警标志（过流/欠压/过温等）

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三、典型应用设计

1. 电动车电池管理系统

• ‌电流检测配置‌：
  • 检测电阻：直接使用内部2mΩ EZShunt
  • 增益校准：通过I2C写入0x493Eh实现9A过流阈值

2. 工业伺服驱动

• ‌ADC优化配置‌：
  • 转换时间：1.052ms（平衡速度与噪声）
  • 平均次数：128x（提升ENOB至15.7位）
• ‌热管理设计‌：
  • 结温监控：读取DIETEMP寄存器（125m°C/LSB）
  • 散热建议：在GNDP焊盘布置≥12个0.3mm热过孔

3. 关键寄存器配置

寄存器	地址	配置示例（12V系统）
ADC_CONFIG	01h	FB68h（连续模式，1.052ms转换）
BOVL	0Eh	1180h（14V过压阈值）
TEMP_LIMIT	10h	3200h（100℃过温保护）

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四、性能对比

参数	INA700	竞品X	优势
电流检测范围	±15.728A	±5A	支持大电流应用
能量累计分辨率	1.536mJ/LSB	25mJ/LSB	精度提升16倍
工作温度上限	+125℃	+85℃	适应严苛环境