精密功率调节的电流感应放大器选项

许多设计师非常专注于PCB设计的有趣部分：选择处理器和内存、布线高速接口、增加一些RF功能……清单还可以继续下去。但有一件事有时可能会被忽视，那就是你的电源调节策略。电源调节器的稳定性仅取决于其输入电压。如果你的输入电压有大的波动，或者你预计在设备的使用寿命中电压会下降，你需要找到某种方法来稳定输出至所需的值。

对于低电压系统，或者在电压下降相对较小的系统中（也许是所需输出的20%），策略将是将输入电压调节到某个所需值，然后使用LDO调节输出。一旦你引入了LDO，你就会有一个效率不高的线性调节器，它可以产生大量的热量。仅在头部空间相当低时，单独使用LDO才足够。

在输入可以在广泛范围内波动的系统中，有一个更好的选项用于调节电源。这涉及到一个电流感应放大器，然后可以在开关调节器的反馈回路中使用。通过使用电流感应放大器，你可以调节注入调节器反馈回路中的电源，或者使用输出来控制带有MCU的PWM信号。以下是你下一个电源调节器的一些电流感应放大器选项。

如何使用电流感应放大器

电流感应放大器的目的相当直接：它输出一个与设备输入电流成比例的电压。这些系统中的电流可以使用外部或内部精密电阻来测量。这些基本上是运算放大器电路，它们以电压测量作为输入，并使用反馈放大输出。如果你感到冒险，你当然可以使用离散组件自己构建电流感应放大器，尽管主要的IC制造商提供了各种电流感应放大器。这些IC提供一系列的电压和电流输出，并且它们可以轻松集成到高功率调节器电路中。

电流感应放大器在电源调节器设计中需要放在哪里？答案是：在反馈回路中。作为一个示例应用，放大器可以用来测量来自廉价调节器的输出电流，并将电源反馈到调节器电路中以调整输出。这在下面的块图中显示。

电流感应放大器用于调整PWM信号，该信号用于控制开关调节器。

一些电流感测放大器可以通过标准高速接口进行编程。与其调整PWM信号，不如用另一设备（如MCU）来编程输出增益。这些设备也可以用于电源调节，无需标准的调节器IC，即通过反馈到开关电源MOSFET中的自定义调节电路。

重要的电流感测放大器规格

在选择电流感测放大器并将其集成到电源调节电路时，以下是一些重要的规格参数。

• 额定最大输入电压：电流感测放大器通常是通过精密电阻测量电压，而不是直接测量电流。输入电压限制应大于您的调节器阶段的输出。
• 共模与差模输入：对于直流和低频交流电源，共模是最常见的输入类型。
• 输出增益：输出增益在硬件级别定义，将决定系统可以补偿的电压下降水平。
• 输入偏置电流：输入通常是高阻抗的，因此应该只吸收非常低的电流。典型值在微安级别。

还有其他几个重要规格，但这些规格是选择电源调节组件的最佳起点。

电流感测放大器选项

德州仪器，INA223

德州仪器的INA223 可编程增益电流感测放大器支持高达26V的输入，并通过SPI提供可编程接口。该设备使用3.3V输入，通过外部感测电阻进行高侧电流感测。请注意，高侧电阻需要选择得当，以使输入电压超过最大偏移电压10-20mV（取决于输出增益）。下面展示了一个典型的应用电路。

来自INA223 数据手册的示例应用图。

模拟设备，LTC6102

模拟设备的LTC6102电流感测放大器是从Linear公司收购的较旧组件，但它仍在生产中，并且是高电压调节器的绝佳选择。标准变体允许4到60V的输入，高电压变体（LTC6102HV）的操作范围是5到100V。该组件具有高带宽，从直流到约200kHz，且输出电压对温度非常稳定。

LTC6102及LTC6102HV电流感测放大器变体的输出电流和电压随温度变化情况。来自LTC6102数据手册。

Maxim Integrated, MAX4172

Maxim Integrated的MAX4172非常适合包含在调节器反馈环中。该组件提供高侧电流监控，输入电压高达32V。通过选择适当的高侧感测电阻器来调节调节器输出，可以调整满量程电流和缩放因子（输出电压/感测电流）。该组件在环境温度下的输出误差约为2%，在极端工作温度下不超过+/-6%。

来自MAX4172数据手册的功能块图。

在不同的电流和电压范围内，有广泛的电流感测调节器IC可供使用。当您在寻找用于电源调节的组件时，Octopart将在这里帮助您找到所需的组件。

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