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電流感測放大器輸入和輸出濾波

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Shangs54139699 發表於 2018-7-20 17:30 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
由於多種不同的原因,可能需要在電流感測放大器(CSA)的輸入或輸出端進行濾波。今天,我們將重點放在談論使用真正小的分流電阻(在1mΩ以下)時,用NCS21xRNCS199AxR電流感測放大器實現濾波電路。低於1mΩ的分流電阻具有分流電感,在電流檢測線上會引起尖峰脈衝,進而使CSA前端超載。我們來談談濾除這些特定的尖峰脈衝的主要考慮因素。
在某些應用中,被測量的電流可能具有固有雜訊。在有雜訊訊號的情況下,電流感測放大器輸出後的濾波通常更簡單,特別是當放大器輸出連接到高阻抗電路時。放大器輸出節點在為濾波器選擇元件時提供了最大的自由度,並且實現起來非常簡單,儘管它可能需要後續的緩衝。
當分流電阻值減小時,分流電容對頻率響應有顯著影響。在小於1mΩ的情況下,分流電感產生傳遞函數中的零點,通常導致在100 kHz的低頻率下產生角頻。這種電容增加了電流檢測線路上高頻脈衝的幅值,進而使任何分流電感檢測積體電路(IC)的前端超載。這個問題必須透過在放大器輸入端進行濾波來解決。請注意,無論製造商如何聲稱,所有電流檢測積體電路(IC)都容易受到此問題的影響。即使脈衝頻率高於元件的額定頻寬,也需要在元件的輸入端進行濾波以解決此問題。
其他應用,如DC-DC轉換器和電源應用也可能需要在電流感測放大器的輸入端進行濾波。圖1所示為建議的輸入濾波原理圖。

由於濾波電阻的增加電阻和它們之間的相關電阻失配會對增益、共模抑制比(CMRR)和VOS產生不利影響,所以輸入濾波是複雜的。對VOS的影響部分還歸咎於輸入偏壓電流。因此,輸入電阻值應限制在10 Ω以下。至少,選擇電容器以精確地匹配分流電阻器及其電感的時間常數;或者,選擇電容器以提供低於該點的極點。

使輸入濾波器時間常數等於或大於分流電感及其電感時間常數:
常數.jpg
這簡化為基於使用10Ω電阻來確定每個RFILT的CFILT值:
C值.jpg
如果主要目的是濾除高頻雜訊,則應將電容器增加至提供所需濾波的值。

例如,100kHz的濾波頻率需要一個80 nF電容。該電容器可以有一個低額定電壓值,但應具有良好的高頻特性。所需的電容器值可透過下面的公式計算:
公式.jpg

線路瞬時抑制
在瞬時共模電壓大於30伏特(V)的應用中,需要瞬時抑制電路。有關如何設計瞬時抑制電路的詳細資訊,請參閱NCS21xR資料表中的基本連接應用注釋。
濾波並不總是必需的,具有最小動態變化電流的電池所供電的直流電路將是一個例子。大的、複雜的系統可能有高速變化的供電電流或電壓(例如伺服器、電腦),往往需要濾波以提供乾淨的訊號,以進行電流控制、測量和分析。
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關於安森美半導體
安森美半導體(ON Semiconductor,美國納斯達克上市代號:ON)致力於推動高能效電子的創新,使客戶能夠減少全球的能源使用。安森美半導體領先於供應基於半導體的方案,提供全面的高能效電源管理、類比、感測器、邏輯、時序、互通互聯、分立、系統單晶片(SoC)及定制元件陣容。公司的產品幫助工程師解決他們在汽車、通訊、電腦、消費電子、工業、醫療、航空及國防應用的獨特設計挑戰。公司運營敏銳、可靠、世界一流的供應鏈及品質專案,一套強有力的守法和道德規範計畫,及在北美、歐洲和亞太地區之關鍵市場運營包括製造廠、銷售辦事處及設計中心在內的業務網路。更多資訊請訪問http://www.onsemi.com
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