STEVAL-AETKT4V1评估套件技术解析：高精度电流检测的创新设计与应用

STMicroelectronics STEVAL-AETKT4V1评估套件包含双向电流检测放大器，包括一块母板和三块子板，专门设计用于特定增益配置。STMicroelectronics STEVAL-AET041V1B母板支持可互换子板，以获得不同增益。 STEVAL-AET042V1B采用TSC2020放大器，增益为20。 STEVAL-AET043V1B包括一个增益为50的TSC2021放大器。 STEVAL-AET044V1B采用TSC2022放大器，增益为100。TSC202x系列电流检测放大器通过在其输入端放大分流电阻器两端的电压来精确测量电流。它采用零点漂移拓扑结构来实现至少100dB的高共模抑制比率 (CMRR) 和200µV的低输入失调电压，即使在12V和过热条件下也是如此。得益于薄膜电阻器，TSC202x可确保精确增益和出色的CMRR性能，即使在高频下也是如此。此外，该放大器可通过设置输出共模电压配置为单向或双向电流检测。内置系统优化了PWM抑制，最大限度地减少了快速共模电压变化对输出信号的影响。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-AETKT4V1 评估套件数据手册.pdf

特性

• 宽共模电压范围：-4 V至100 V
• 高共模抑制CMR：100dB (最小值）
• ±150µV（最大值）失调电压：
• 0.5µV/°C (最大值)失调漂移：
• 增强型PWM抑制
• 2.7 V至5.5 V电源电压
• 增益：20至100
• 0.3%（最大值）增益误差：
• 温度范围：-40 °C至+125 °C
• 符合 RoHS 标准

示意图

STEVAL-AETKT4V1评估套件技术解析：高精度电流检测的创新设计与应用‌

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一、核心器件与功能概述

STEVAL-AETKT4V1是STMicroelectronics推出的高电压精密电流检测放大器评估套件，专为TSC202x系列器件设计。其核心功能是通过放大分流电阻两端的电压实现电流精确测量，具备以下技术特性：

• ‌宽共模电压范围‌：-4V至100V，适应高低侧双向检测
• ‌零漂移架构‌：最大偏移电压±150µV，温漂仅0.5µV/°C
• ‌增强型PWM抑制‌：有效降低快速共模电压变化对输出的干扰
• ‌高精度增益‌：可选20/50/100倍增益，误差≤0.3%

该套件由一块主板（STEVAL-AET041V1B）和三块子板组成，分别搭载TSC2020（20倍增益）、TSC2021（50倍增益）、TSC2022（100倍增益），支持灵活配置。

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二、关键技术亮点解析

1. ‌薄膜电阻技术‌
   TSC202x系列采用薄膜电阻工艺，即使在高频段仍能保持极高的共模抑制比（CMRR≥100dB）和增益精度。其独特的输出共模电压固定设计，支持双向电流检测模式切换。
2. ‌PWM噪声抑制机制‌
   通过嵌入式系统优化，显著降低电机驱动等场景中PWM信号引起的输出波动。数据手册中提供的di/dt-VFRM曲线可辅助评估不同工况下的耐压余量。
3. ‌模块化设计‌
   • ‌主板功能‌：提供电源管理、参考电压设置及信号接口
   • ‌子板差异化‌：各子板通过SMD元件（如0805封装的1nF去耦电容）实现特定增益配置，如图2-4所示的分立电路设计。

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三、典型应用场景与设计建议

1. ‌汽车电机控制‌
   • 需关注-40°C至125°C宽温区下的偏移稳定性
   • 推荐使用TSC2021（50倍增益）平衡灵敏度与抗干扰能力
2. ‌48V电动工具BMS‌
   • 利用100V共模耐压特性监测高压侧电流
   • 通过VREF引脚设置输出基准电压，适配MCU ADC输入范围
3. ‌散热设计要点‌
   根据手册热阻参数RθJA计算结温，建议在PCB布局时：
   • 增加散热过孔
   • 避免将高功耗元件靠近放大器输入级

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四、评估套件使用指南

1. ‌硬件连接‌
   • 通过J4/J5接口接入分流电阻信号
   • 使用SAMTEC TS-104-G-A连接器实现子板快速插拔
2. ‌参数验证方法‌
   • 偏移电压测试：短路输入引脚，测量输出端电压
   • CMRR测试：施加12V共模阶跃信号，记录输出波动