详解SGM840：高性能双向超精密电流检测放大器

在电子工程师的日常设计中，电流检测是一项至关重要的任务，特别是在电机控制、电源管理等领域。今天，我们就来详细了解一下SGMICRO推出的SGM840双向超精密电流检测放大器，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

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一、产品概述

SGM840是一款双向、固定增益、电压输出的电流检测放大器，具有高PWM抑制能力和-4V至80V的宽共模电压范围。高PWM抑制特性能够有效抑制输出信号上的大共模瞬变（ΔV/Δt），这对于采用脉冲宽度调制（PWM）的应用，如电机驱动和螺线管控制系统尤为重要。其负共模电压能力使得即使电压低于地电位，该器件仍能正常工作，在螺线管的反激期间等典型应用中非常实用。

该器件采用2.7V至5.5V单电源供电，典型供电电流为1mA。提供20V/V、50V/V和100V/V三种固定增益选项，零漂移架构的低失调特性使得即使在分流电阻上的压降低至10mV满量程时，也能实现高精度的电流检测。SGM840有绿色SOIC - 8和TSSOP - 8两种封装，工作温度范围为-40℃至+125℃。

二、关键特性

2.1 功能安全能力

具备功能安全能力，并提供相关文档辅助功能安全系统设计，为工程师在设计安全关键系统时提供了有力支持。

2.2 高PWM抑制

• 出色的共模抑制比（CMRR）：直流CMRR典型值为130dB，50kHz交流CMRR典型值为80dB，能够有效抑制共模干扰。
• 宽共模范围：共模电压范围为-4V至80V，适应多种复杂的应用环境。
• 低增益误差：在+25℃时最大为±0.35%，在-40℃至+125℃温度范围内最大为±2%。

2.3 低失调电压

• 在+25℃时，SGM840A/B/C的最大失调电压为±90µV。
• 在-40℃至+125℃温度范围内，SGM840A的最大失调电压为±230µV，SGM840B/C为±180µV。

2.4 多种增益选项

提供三种固定增益选项：SGM840A为20V/V，SGM840B为50V/V，SGM840C为100V/V，可根据不同的应用需求进行选择。

2.5 封装形式

采用绿色SOIC - 8和TSSOP - 8封装，满足不同的安装和布局要求。

三、电气特性

3.1 输入特性

• 输入共模电压范围：-4V至80V，适应不同的共模电压环境。
• 共模抑制比（CMRR）：直流典型值为130dB，50kHz交流典型值为80dB，有效抑制共模干扰。
• 失调电压：在不同温度和型号下有不同的表现，确保高精度的电流检测。
• 电源抑制比（PSRR）：在2.7V至5.5V电源电压范围内，最大为±20V/V。
• 输入偏置电流：典型值为0.05µA，降低了对输入信号的影响。

3.2 增益特性

提供20V/V、50V/V和100V/V三种固定增益选项，增益误差在不同温度下有明确的指标，确保了增益的准确性。

3.3 输出特性

• 电压输出摆幅：接近电源轨，能够提供稳定的输出电压。
• 频率响应：带宽典型值为400kHz，1%总谐波失真加噪声（THD + N）时为100kHz，能够快速响应输入信号的变化。
• 建立时间：输出稳定到最终值的0.5%典型时间为6µs，响应速度快。
• 压摆率：典型值为2.5V/µs，能够快速跟踪输入信号的变化。

3.4 电源特性

• 工作电压范围：2.7V至5.5V，与大多数微处理器的电源兼容。
• 静态电流：在+25℃时典型值为1.0mA，在-40℃至+125℃温度范围内最大为1.7mA，功耗较低。

四、典型应用

4.1 在线电机电流测量

在电机控制应用中，在线电流检测是必要的，但电源电压的快速大共模电压瞬变会导致在线电流测量不准确。SGM840具有良好的共模抑制能力、高精度、高达400kHz的带宽和高共模规格，非常适合该应用。

设计时，选择增益为20V/V的器件，由5V电源供电，配置为双向电流测量，通过将REF1连接到地，REF2连接到电源来设置输出偏置电压为电源电压的一半。选择100mΩ的电阻以确保模拟输入在器件范围内。

4.2 螺线管驱动电流测量

在螺线管驱动电流检测应用中，需要电流检测放大器具有高PWM抑制能力。SGM840是这类应用的理想选择。

设计时，选择增益为100V/V的器件，使用5V电源，同样配置为双向电流测量，设置输出偏置电压为电源电压的一半，选择50mΩ的电阻以确保模拟输入在器件范围内。

五、应用注意事项

5.1 RSENSE和器件增益选择

选择合适的电流检测电阻（Rsense）对于电流检测系统至关重要。需要综合考虑测量电流范围、可用增益器件、后端接收电路的输入范围和测量精度等因素。在后端接收电路范围内，电流检测电阻的阻值应尽可能大，以提高检测电压，降低输入失调引起的误差比例，但同时要考虑功率损耗和温度系数的影响。SGM840提供20V/V、50V/V和100V/V三种增益选项，较高的增益允许使用较小的电流检测电阻，从而降低功率损耗。

5.2 输入滤波

在嘈杂环境中测量电流时，需要使用滤波器进行精确测量。SGM840具有低输入偏置电流的特点，使得在输入端添加滤波器而不牺牲电流检测精度成为可能。输入滤波器可以在输入信号放大之前衰减差分噪声，但滤波器的串联电阻会引入额外的增益误差，需要合理选择滤波器的参数。

5.3 特殊预防措施

对于高精度测量，需要选择精密的电流检测电阻，为REF1和REF2提供精密的参考电压，优化输入引脚和检测电阻之间的布局和布线，并在VS和GND引脚之间放置足够的去耦电容。

六、布局建议

• 电流检测连接：采用开尔文或4线连接方式，消除额外的感应阻抗，确保只有电流检测电阻的阻抗能被检测到。
• 去耦电容：在VS和GND引脚附近放置一个0.1µF的旁路电容，以减少电源噪声的影响。

七、总结

SGM840作为一款高性能的双向超精密电流检测放大器，具有高PWM抑制、宽共模电压范围、低失调电压、多种增益选项等优点，适用于电机控制、螺线管驱动、电源管理等多种应用场景。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求合理选择器件增益和电流检测电阻，注意输入滤波和布局布线等问题，以充分发挥SGM840的性能优势。你在实际应用中是否使用过类似的电流检测放大器？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。