這種經(jīng)過驗(yàn)證的 TI 精密設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了低漂移、雙向、低側(cè)、單電源電流傳感解決方案，可測量 -2.5 A 至 +2.5 A 的負(fù)載電流。輸出范圍為 250 mV 至 2.75 V，0 A 電流以 1.5 V 為中心。為了實(shí)現(xiàn)低漂移性能，該解決方案利用了 INA213B 和 REF2030 。通過制造 PCB 并在 -40 °C 至 125 °C 的溫度范圍內(nèi)測量結(jié)果來驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的功能和性能。
*附件：低漂移雙向單電源低壓側(cè)電流傳感參考設(shè)計(jì).pdf

特征

• 低側(cè)電流感應(yīng)
• 測得負(fù)載電流：+/-2.5 A
• 250mV 至 2.75V 輸出
• 0 A，以 1.5 V 為中心
• ±0.0522% 滿量程范圍誤差（-40 °C 至 125 °C）
• 低漂移、單電源
  

1. 設(shè)計(jì)概述

• ?設(shè)計(jì)目標(biāo)?：實(shí)現(xiàn)一個(gè)低漂移、雙向、單電源、低壓側(cè)電流傳感參考設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確檢測-2.5A至+2.5A的負(fù)載電流。
• ?輸出特性?：輸出電壓范圍為250mV至2.75V，其中正電流對應(yīng)1.5V至2.75V，負(fù)電流對應(yīng)250mV至1.5V。

2. 理論基礎(chǔ)

• ?低側(cè)電流感測優(yōu)勢?：由于共模電壓接近地電平，因此電流感測解決方案與總線電壓V_bus無關(guān)。
• ?差分放大器?：使用具有參考引腳的差分放大器，通過偏置輸出級(jí)來區(qū)分正負(fù)電流。

3. 元件選擇

3.1 分流電阻器（R_shunt）

• ?選擇標(biāo)準(zhǔn)?：低漂移、低容差，以最小化溫度誤差和偏移誤差。
• ?具體選擇?：Y14870R01000B9W，10mΩ，容差0.1%，漂移15ppm/°C。

3.2 差分放大器

• ?選擇標(biāo)準(zhǔn)?：單電源供電、低初始輸入偏移電壓、低漂移、固定增益、低側(cè)感測。
• ?具體選擇?：INA213B，增益50V/V，偏移電壓±5μV，偏移電壓漂移0.1μV/°C。

3.3 參考電壓源

• ?選擇標(biāo)準(zhǔn)?：雙輸出（3.0V和1.5V）、低漂移。
• ?具體選擇?：REF2030，輸出漂移3ppm/°C（典型值），輸出電壓準(zhǔn)確性±0.05%（最大值）。

4. 仿真與誤差計(jì)算

• ?仿真結(jié)果?：通過TINA-TI仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)功能，輸出特性符合預(yù)期。
• ?誤差分析?：包括初始準(zhǔn)確性誤差（如分流電阻器容差、INA初始輸入偏移電壓等）和溫度漂移誤差。通過蒙特卡洛分析評(píng)估輸出電壓的分布統(tǒng)計(jì)。

5. PCB設(shè)計(jì)

• ?布局建議?：電源旁路電容器靠近設(shè)備供電引腳，分流電阻器采用開爾文連接，最小化分流電阻器與地平面之間的阻抗。
• ?設(shè)計(jì)文件?：提供PCB原理圖和元件清單。

6. 驗(yàn)證與測量性能

• ?傳輸函數(shù)測量?：在不同溫度下測量負(fù)載電流與輸出電壓的關(guān)系。
• ?誤差計(jì)算?：包括未校準(zhǔn)誤差和校準(zhǔn)后誤差，通過校準(zhǔn)可以顯著減少誤差。