Texas Instruments INA254零点漂移电流检测放大器是一款电压输出、电流检测放大器，带有400µΩ集成分流电阻器。INA254可在–4V至+80V的宽共模范围内监测双向电流，与电源电压无关。有三种固定增益可用：20mV/A、40mV/A和75mV/A。将精密电阻器与零点漂移斩波放大器相集成，可提供校准等效测量精度。它还实现了±45ppm/°C（最大值）的超低温漂移性能和传感电阻器的优化开尔文布局。

数据手册：*附件：Texas Instruments INA254零点漂移电流检测放大器数据手册.pdf

Texas Instruments INA254旨在通过增强的PWM抑制电路抑制大（dv/dt）信号，实现实时持续电流测量。这些测量对于电机驱动和控制应用中的在线电流测量至关重要。该器件在2.7V至5.5V的单电源下工作，最大电源电流为2.4mA。所有增益版本均具有扩展的工作温度范围（–40°C至+125°C），并采用24引脚HTSSOP封装。

特性

• 精密集成400µΩ分流电阻器
  • 25°C时连续±75A
  • 从–40°C至+85°C时连续±50A
  • 分流电阻器容差：0.5%（最大值）
  • 低漂移：10ppm/°C（0°C至125°C）
  • 低电感：2nH
• 增强的PWM抑制能力
• 宽共模范围：–4V至+80V
• 可用增益为20mV/A、40mV/A和75mV/A
• 高精度
  • 系统增益误差：0.5%（最大值）
  • 系统增益漂移：45ppm/°C（最大值）
  • 输入失调电流：±62.5mA（最大值）
  • 输入失调漂移：625µA/°C（最大值）
  • DC CMRR > 120dB
  • 50kHz时为90dB AC CMRR

功能框图

INA254高精度电流检测放大器技术解析与应用指南

一、产品核心特性

INA254是德州仪器(TI)推出的集成400μΩ精密分流电阻的零漂移电流检测放大器，具有以下突出特性：

• ‌高压检测能力‌：
  • 工作电压范围：-4V至+80V
  • 持续电流能力：
    • ±75A @25°C
    • ±50A @-40°C至+85°C
• ‌超高精度‌：
  • 系统增益误差：最大0.5%
  • 增益漂移：45ppm/°C(最大)
  • 输入偏置电流：±62.5mA(最大)
  • 零漂移架构：消除1/f噪声
• ‌集成优化设计‌：
  • 400μΩ精密分流电阻(0.5%公差)
  • 超低电感设计：仅2nH
  • 提供20mV/A、40mV/A和75mV/A三种增益版本

二、关键参数分析

1. 电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
共模范围	-	-4	-	80	V
电源电压	-	2.7	-	5.5	V
带宽(-3dB)	-	-	350	-	kHz
失调电流	ISENSE=0A	-	-	±62.5	mA
静态电流	-	-	1.8	2.4	mA

2. 热性能参数

• 结至环境热阻：19.4°C/W
• 最大结温：150°C
• 连续电流能力与环境温度关系：
  • 25°C：±75A
  • 85°C：±50A
  • 125°C：±30A

三、PCB布局指南

1. 热管理设计

• ‌铜箔设计‌：
  • 建议使用2oz铜厚
  • IS+/IS-引脚采用大面积覆铜
• ‌散热过孔‌：
  • 关键发热区布置≥8个散热过孔
  • 建议孔径0.3mm，间距1.2mm

2. 信号完整性

• 输入滤波设计：
  • 串联电阻≤10Ω
  • 推荐滤波电容值：1nF-10nF
• 电源去耦：
  • 0.1μF陶瓷电容就近放置
  • 附加1μF钽电容改善瞬态响应

四、应用场景详解

1. 电机驱动系统

• ‌优势特性‌：
  • 增强型PWM抑制功能
  • 支持高达50kHz开关频率
  • 实时相电流监测
• ‌典型配置‌：
  • 增益选择：20mV/A(适合±75A范围)
  • 参考电压：2.5V(用于双向检测)

2. 48V汽车系统

• ‌保护功能‌：
  • 集成过流检测
  • -4V至80V宽共模范围
  • 符合AEC-Q100标准
• ‌诊断特性‌：
  • 开路/短路检测
  • 温度补偿精度±0.1%

五、设计注意事项

1. ‌分流电阻选择‌：
   • 优先使用集成400μΩ电阻
   • 外部电阻需考虑温度系数匹配
2. ‌参考电压配置‌：
   • 双向测量推荐使用精密基准源
   • 避免电阻分压引入误差
3. ‌故障防护‌：
   • 输入引脚ESD保护需符合IEC61000-4-2
   • 建议添加TVS二极管防护

六、性能优化技巧

• ‌降低热阻‌：
  • 使用热导率≥2W/mK的PCB材料
  • 增加散热焊盘面积
• ‌提高精度‌：
  • 定期自动校零
  • 采用差分测量消除共模干扰
• ‌EMI抑制‌：
  • 关键信号线使用guard ring
  • 电源层与地层紧密耦合