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  • INAx180 低侧和高侧电压输出电流检测放大器

    • ZHCSG97H April   2017  – July 2022 INA180 , INA2180 , INA4180

      PRODUCTION DATA  

  • CONTENTS
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  • INAx180 低侧和高侧电压输出电流检测放大器
  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 器件比较
  6. 6 引脚配置和功能
  7. 7 规格
    1. 7.1 绝对最大额定值
    2. 7.2 ESD 等级
    3. 7.3 建议运行条件
    4. 7.4 热性能信息
    5. 7.5 电气特性
    6. 7.6 典型特性
  8. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 高带宽和转换率
      2. 8.3.2 宽输入共模电压范围
      3. 8.3.3 精确的低侧电流感应
      4. 8.3.4 轨到轨输出摆幅
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 正常模式
      2. 8.4.2 输入差分过载
      3. 8.4.3 关断模式
  9. 9 应用和实现
    1. 9.1 应用信息
      1. 9.1.1 基本连接
      2. 9.1.2 RSENSE 和器件增益选择
      3. 9.1.3 信号滤波
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计要求
      2. 9.2.2 详细设计过程
      3. 9.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
      1. 9.3.1 共模瞬态电压大于 26V
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  10. 10器件和文档支持
    1. 10.1 文档支持
      1. 10.1.1 相关文档
    2. 10.2 接收文档更新通知
    3. 10.3 支持资源
    4. 10.4 商标
    5. 10.5 Electrostatic Discharge Caution
    6. 10.6 术语表
      1.      机械、封装和可订购信息
  11. 重要声明
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DATA SHEET

INAx180 低侧和高侧电压输出电流检测放大器

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

1 特性

  • 共模范围 (VCM)：–0.2V 至 +26V
  • 高带宽：350kHz（A1 器件）
  • 失调电压：
    • VCM = 0V 时为 ±150µV（最大值）
    • VCM = 12V 时为 ±500µV（最大值）
  • 输出压摆率：2V/µs
  • 精度：
    • ±1% 增益误差（最大值）
    • 1µV/°C 温漂（最大值）
  • 增益选项：
    • 20V/V（A1 器件）
    • 50V/V（A2 器件）
    • 100V/V（A3 器件）
    • 200V/V（A4 器件）
  • 静态电流：260µA（最大值）(INA180)

2 应用

  • 电机控制
  • 电池监控
  • 电源管理
  • 照明控制
  • 过流检测
  • 光伏逆变器
GUID-82099CFF-BD4B-4004-AB3F-7A48E51562AF-low.gif 典型应用电路

3 说明

INA180、INA2180 和 INA4180 (INAx180) 电流检测放大器专为成本优化型应用而设计。此类器件是一系列电流检测放大器（也称为电流分流监控器）的一部分，可在独立于电源电压的 –0.2V 至 +26V 范围内的共模电压中检测电流检测电阻器上的压降。INAx180 集成了匹配的电阻增益网络，支持四个固定增益器件选项：20V/V、50V/V、100V/V 或 200V/V。该匹配的增益电阻网络可更大程度地减少增益误差，并降低了温度漂移。

所有此类器件由 2.7V 至 5.5V 单电源供电。单通道 INA180 消耗的最大电源电流为 260µA；而双通道 INA2180 消耗的最大电源电流为 500µA，四通道消耗的最大电源电流为 900µA。

INA180 采用具有两种不同引脚配置的 5 引脚 SOT-23 封装。INA2180 采用 8 引脚 VSSOP 和 WSON 封装。INA4180 采用 14 引脚 TSSOP 封装。所有器件选项都具有 –40°C 至 +125°C 的扩展额定工作温度范围。

封装信息(1)
器件型号封装封装尺寸（标称值）
INA180SOT-23 (5)2.90mm × 1.60mm
INA2180VSSOP (8)3.00mm × 3.00mm
WSON (8)2.00mm × 2.00mm
INA4180TSSOP (14)5.00mm × 4.40mm
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的封装选项附录。

4 修订历史记录

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLG (April 2020)to RevisionH (July 2022)

  • 更新了整个文档中的表格、图和交叉参考的编号格式Go
  • 将电源相关建议 和布局 部分移到了应用和实施 部分Go
  • 将图 9-9 中的引脚 3 从IN+2 更改为IN+1Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLF (March 2019)to RevisionG (April 2020)

  • 向数据表添加了 INA2180 8 引脚 WSON 封装Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLE (July 2018)to RevisionF (March 2019)

  • 在输入差分过载 部分的末尾添加了有关相位反转的新段落Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLD (March 2018)to RevisionE (July 2018)

  • 向器件比较 表中添加了 B 版本器件Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLC (December 2017)to RevisionD (March 2018)

  • 将 INA4180 器件从“预发布”更改为“量产数据”（正在供货）Go
  • 为 INA4180 添加了新的图 25Go
  • 为 INA4180 添加了新的图 28Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLB (November 2017)to RevisionC (December 2017)

  • 将 INA2180 器件从“预发布”更改为“量产数据”（正在供货）Go
  • 在图 21 标题中添加了“两个输入”Go
  • 为 INA2180 添加了新的图 24Go
  • 为 INA4180 添加了新的图 25 占位符Go
  • 为 INA2180 添加了新的图 27Go
  • 为 INA4180 添加了新的图 28 占位符Go
  • 更改了图 29Go
  • 在图 29 标题末尾添加了“（A3器件）”Go
  • 为 INA2180 添加了新的图 38Go
  • 在精密低侧电流检测 部分将失调电压由“小于 ±150µV”更改为“在 ±150µV 以内”Go
  • 在图 45 下方的注释中添加了有关 RC 滤波器和应用报告参考文献的文本Go
  • 从公式 2 中删除了 VS Go
  • 在图 46 中添加了 f-3dB 的公式和曲线Go
  • 向共模瞬态电压大于 26V 部分添加了参考设计 TIDA-00302 的链接Go
  • 向布局指南 部分添加了新要点Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLA (August 2017)to RevisionB (November 2017)

  • 向数据表添加了 INA4180 预发布器件和相关内容Go
  • 为了清晰起见，将表 3 中的设计参数名称从“精度”更改为“电流检测误差”Go
  • 将公式 7 中的“RMS”更改为“RSS”Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (April 2017)to RevisionA (August 2017)

  • 向数据表添加了 INA2180 预发布器件和相关内容Go

5 器件比较

表 5-1 器件比较
产品 通道数量 增益 (V/V)
INA180A1(1) 1 20
INA180A2(1) 1 50
INA180A3(1) 1 100
INA180A4(1) 1 200
INA180B1(1) 1 20
INA180B2(1) 1 50
INA180B3(1) 1 100
INA180B4(1) 1 200
INA2180A1 2 20
INA2180A2 2 50
INA2180A3 2 100
INA2180A4 2 200
INA4180A1 4 20
INA4180A2 4 50
INA4180A3 4 100
INA4180A4 4 200
(1) INA180A 器件使用引脚排列 A。INA180B 器件使用引脚排列 B。更多信息，请参阅Topic Link Label6 部分。

6 引脚配置和功能

图 6-1 INA180：DBV 封装5 引脚 SOT-23（引脚排列 A）顶视图
图 6-2 INA180：DBV 封装5 引脚 SOT-23（引脚排列 B）顶视图
表 6-1 引脚功能：INA180（单通道）
引脚 类型 说明
名称 SOT-23 引脚排列 A SOT-23 引脚排列 B
GND 2 2 模拟 接地
IN– 4 3 模拟输入 电流感测放大器负输入。对于高侧应用，连接至感测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至感测电阻的接地侧。
IN+ 3 1 模拟输入 电流感测放大器正输入。对于高侧应用，连接至感测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至感测电阻的负载侧。
OUT 1 4 模拟输出 输出电压
VS 5 5 模拟 电源，2.7V 至 5.5V
图 6-3 INA2180：DGK 封装8 引脚 VSSOP顶视图
图 6-5 INA4180：PW 封装14 引脚 TSSOP顶视图
A. 散热焊盘可悬空或连接到 GND。
图 6-4 INA2180：DSG 封装8 引脚 WSON顶视图
表 6-2 引脚功能：INA2180（双通道）和 INA4180（四通道）
引脚 类型 说明
名称 INA2180 INA4180
GND 4 11 模拟 接地
IN–1 2 2 模拟输入 通道 1 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 1 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 1 检测电阻的接地侧。
IN+1 3 3 模拟输入 通道 1 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 1 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 1 检测电阻的负载侧。
IN–2 6 6 模拟输入 通道 2 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 2 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 2 检测电阻的接地侧。
IN+2 5 5 模拟输入 通道 2 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 2 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 2 检测电阻的负载侧。
IN–3 — 9 模拟输入 通道 3 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 3 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 3 检测电阻的接地侧。
IN+3 — 10 模拟输入 通道 3 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 3 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 3 检测电阻的负载侧。
IN–4 — 13 模拟输入 通道 4 的电流检测放大器负输入。对于高侧应用，连接至通道 4 检测电阻的负载侧。对于低侧应用，连接至通道 4 检测电阻的接地侧。
IN+4 — 12 模拟输入 通道 4 的电流检测放大器正输入。对于高侧应用，连接至通道 4 检测电阻的总线电压侧。对于低侧应用，连接至通道 4 检测电阻的负载侧。
OUT1 1 1 模拟输出 通道 1 输出电压
OUT2 7 7 模拟输出 通道 2 输出电压
OUT3 — 8 模拟输出 通道 3 输出电压
OUT4 — 14 模拟输出 通道 4 输出电压
VS 8 4 模拟 电源，2.7V 至 5.5V

7 规格

7.1 绝对最大额定值

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值最大值单位
电源电压，VS6V
模拟输入，IN+，IN-(2)差分 (VIN+)-(VIN-)–2626V
共模(3)GND – 0.326V
输出电压GND – 0.3VS + 0.3V
最大输出电流，IOUT8mA
自然通风工作温度范围，TA-55150°C
结温，TJ150°C
贮存温度，Tstg-65150°C
(1) 超出绝对最大额定值下所列的值的应力可能会对器件造成损坏。这些列出的值仅仅是应力额定值，这并不表示器件在这些条件下以及在建议运行条件 以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
(2) VIN+ 和 VIN- 分别为 IN+ 和 IN– 引脚上的电压。
(3) 如果将任何端子上的电流限制在 5mA，该引脚的输入电压可能超出所示电压。

7.2 ESD 等级

最小值最大值单位
V(ESD)静电放电人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1)±3000V
充电器件模型 (CDM)，符合 JEDEC 规范 JESD22-C101(2)±1000
(1) JEDEC 文档 JEP155 指出：500V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件 JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准 ESD 控制流程下安全生产。

7.3 建议运行条件

在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
最小值标称值最大值单位
VCM共模输入电压（IN+ 和 IN–）–0.21226V
VS运行电源电压2.755.5V
TA自然通风工作温度-40125°C

7.4 热性能信息

热指标 (1)INA180INA2180INA4180单位
DBV (SOT23)DSG (WSON)DGK (VSSOP)PW (TSSOP)
5 引脚8 引脚8 个引脚14 引脚
RθJA 结至环境热阻197.174.9177.9115.9°C/W
RθJC(top)结至外壳（顶部）热阻95.890.865.644.3°C/W
RθJB结至电路板热阻53.140.899.359.2°C/W
ψJT结至顶部特征参数23.43.710.54.7°C/W
ψJB结至电路板特征参数52.740.897.958.6°C/W
RθJC(bot)结至外壳（底部）热阻不适用16.8不适用不适用°C/W
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和 IC 封装热指标
应用报告。

7.5 电气特性

TA = 25°C，VS = 5V，VIN+ = 12V，VSENSE = VIN+ – VIN–（除非另有说明）
参数条件最小值典型值最大值单位
输入
CMRR共模抑制比，RTI(1)VIN+ = 0V 至 26V，VSENSE = 10mV，
TA = –40°C 至 +125°C		84100dB
VOS失调电压(2)，RTIVIN+ = 0V±25±150μV
±100±500μV
dVOS/dT温漂，RTITA = -40°C 至 +125°C0.21μV/°C
PSRR电源抑制比，RTIVS=2.7 V 至 5.5 V，VSENSE=10 mV±8±40μV/V
IIB输入偏置电流VSENSE = 0mV，VIN+ = 0V0.1μA
VSENSE = 0mV80
IIO输入失调电流VSENSE = 0mV±0.05μA
输出
G增益
A1 器件

20V/V
A2 器件50
A3 器件100
A4 器件200
EG增益误差VOUT = 0.5V 至 VS – 0.5V，
TA =–40°C 至 +125°C		±0.1%±1%
增益误差与温度之间的关系TA = -40°C 至 +125°C1.520ppm/°C
非线性误差VOUT = 0.5V 至 VS – 0.5V±0.01%
最大容性负载 无持续振荡1nF
电压输出(3)
VSP相对于 VS 电源轨的摆幅(4)RL = 10kΩ 至 GND，TA= –40°C 至 +125°C(VS) – 0.02(VS) – 0.03V
VSN相对于 GND 的摆幅(4)RL = 10kΩ 至 GND，TA= –40°C 至 +125°C(VGND)0.0005(VGND)+0.005V
频率响应
BW带宽A1 器件，CLOAD = 10pF350kHz
A2 器件，CLOAD = 10pF210kHz
A3 器件，CLOAD = 10pF150kHz
A4 器件，CLOAD = 10pF105kHz
SR压摆率2V/μs
噪声，RTI
电压噪声密度40nV/√Hz
电源
IQ静态电流INA180VSENSE = 10 mV197260μA
VSENSE = 10mV，TA = –40°C 至 +125°C300μA
INA2180VSENSE = 10 mV355500μA
VSENSE = 10mV，TA = –40°C 至 +125°C520μA
INA4180VSENSE = 10 mV690900μA
VSENSE = 10mV，TA = –40°C 至 +125°C1000μA
(1) RTI = 以输入为参考。
(2) 通过线性外插至 VSENSE = 0V 获得失调电压，VSENSE = 满量程范围的 10% 至 90%。
(3) 请参阅图 7-19。
(4) 摆幅规格是在过驱输入条件下测试得出的。

7.6 典型特性

TA = 25°C，VIN = 5V，且 VIN+ = 12V（除非另有说明）

GUID-9647B341-C06A-4053-A8A1-3D6F4FBF6449-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-1 输入失调电压产生分布图 A1
GUID-8F7A7C77-1B05-4C43-AE30-F366763ECF17-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-3 输入失调电压产生分布图 A3
GUID-42D6AF29-FF56-4993-A5B3-F689A63B34D8-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-5 失调电压与温度之间的关系
GUID-09BF3CBB-F9B3-4AF0-A1A9-C4A82A9C6192-low.gif
图 7-7 共模抑制产生分布图 A2
GUID-5288C452-4306-4F05-BCB6-4B3F7A75671A-low.gif
图 7-9 共模抑制产生分布图 A4
GUID-0D30628A-9547-437E-B2D7-121DC90B0680-low.gif
图 7-11 增益误差产生分布图 A1
GUID-AFD2C9F2-21BB-46D4-BB2A-7FBB9BDC0F46-low.gif
图 7-13 增益误差产生分布图 A3
GUID-0D0165A9-B39E-4299-8B27-B14127676963-low.gif
图 7-15 增益误差与温度之间的关系
GUID-3DF98F23-CD5E-46B5-AB56-939F513DAA6E-low.gif
图 7-17 电源抑制比与频率之间的关系
GUID-9238FF7E-BB77-4DF9-B1EF-6DCBAA173830-low.gif
图 7-19 输出电压摆幅与输出电流之间的关系
GUID-C506593A-7CC3-48DE-8073-FBB3218FD174-low.gif
电源电压 = 0V
图 7-21 输入偏置电流与共模电压之间的关系（两种输入，关断）
GUID-4467F6C2-37A1-432F-90AB-C542009B2A34-low.gif
图 7-23 静态电流与温度之间的关系 (INA180)
GUID-4ABC6554-B04D-4B70-A2D9-E5FCE34DC77D-low.gif
图 7-25 静态电流与温度之间的关系 (INA4180)
GUID-0869480E-09DB-4A0D-B020-F87166B4BADA-low.gif
图 7-27 所有放大器的静态电流与共模电压之间的关系 (INA2180)
GUID-67AD270B-4C0E-4A15-BDC5-554792F2B0CD-low.gif
图 7-29 输入基准电压噪声与频率之间的关系（A3 器件）
GUID-B5AF4A84-5C70-46B8-8BD1-E6BC44850CD1-low.gif
80mVPP 输入阶跃
图 7-31 阶跃响应
GUID-FDB5BB5B-4469-4F15-A6A8-E7644AE48F8C-low.gif
图 7-33 反相差分输入过载
GUID-ACF0E3EA-1655-4643-97DE-5589C0A82D63-low.gif
图 7-35 启动响应
GUID-9BA242E6-087D-45D3-A079-212CC0DD69C3-low.gif
图 7-37 输出阻抗与频率间的关系
GUID-C25F3D7E-BE70-46A0-95A0-98C6D90C1606-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-2 输入失调电压产生分布图 A2
GUID-8F5498FF-673E-4CAC-BA55-9313D99370D3-low.gif
VIN+ = 0V
图 7-4 输入失调电压产生分布图 A4
GUID-7E2F6889-60D1-4BF6-807C-8D7C062972D5-low.gif
图 7-6 共模抑制产生分布图 A1
GUID-4011442F-1142-4552-AE06-F70FFDFE8A22-low.gif
图 7-8 共模抑制产生分布图 A3
GUID-93CE9BFA-E2C6-4901-A428-62846D4D270D-low.gif
图 7-10 共模抑制比与温度之间的关系
GUID-C3E07806-F1C2-47A6-A888-C4CC42937238-low.gif
图 7-12 增益误差产生分布图 A2
GUID-44AADA55-C5B1-4B2E-A2A5-F9932EBBB618-low.gif
图 7-14 增益误差产生分布图 A4
GUID-42B79150-9EF2-48CA-BAC2-A63C2837898E-low.gif
图 7-16 增益与频率之间的关系
GUID-AD3CB716-A748-439E-87DA-53739D43854A-low.gif
图 7-18 共模抑制比与频率之间的关系
GUID-9190D7E8-F598-4435-83AE-5B59C01A2A3F-low.gif
电源电压 = 5V
图 7-20 输入偏置电流与共模电压之间的关系
GUID-0BC7070F-3CDE-48D2-86AC-A6B3C2E07F10-low.gif
图 7-22 输入偏置电流与温度之间的关系
GUID-7751CC9C-A6DD-40FF-8F55-766DBD879064-low.gif
图 7-24 静态电流与温度之间的关系 (INA2180)
GUID-BA28D75F-7091-4441-9CC2-E37BE0227EE3-low.gif
图 7-26 静态电流与共模电压之间的关系 (INA180)
GUID-B4D5A70E-3352-4BD9-B13A-D6ED9FFC3FD8-low.gif
图 7-28 所有放大器的静态电流与共模电压之间的关系 (INA4180)
GUID-87B3D1F3-2784-424F-A018-6019A1598E92-low.gif
图 7-30 0.1Hz 至 10Hz 电压噪声（以输入为参考）
GUID-3A578667-A789-4949-990B-67E394F246F0-low.gif
图 7-32 共模电压瞬态响应
GUID-E24FDF66-48C5-41C7-833E-58E6701C0BFA-low.gif
图 7-34 同相差分输入过载
GUID-050B60D2-5C49-4BAA-A2CB-818529B5E3C2-low.gif
图 7-36 欠压恢复
GUID-A8C3AC6C-A305-4617-AD56-F21EB0F5C8C7-low.gif
图 7-38 通道分离与频率之间的关系 (INA2180)

8 详细说明

8.1 概述

INA180、INA2180 和 INA4180 (INAx180) 是 26V 共模电流检测放大器，可用于低侧和高侧配置。这些专门设计的电流检测放大器可在远超为器件供电的电源电压的共模电压下，精确测量电流检测电阻上产生的电压。可在高达 26V 的输入电压轨上测量电流，并且器件可由低至 2.7V 的电源电压供电。

8.2 功能方框图

GUID-4E223782-E36C-4A8F-A11C-04D3E8720A07-low.gif图 8-1 INA180 功能方框图
GUID-6403B65B-B742-4871-B2D8-BD94B619B4CB-low.gif图 8-2 INA2180 功能方框图
GUID-C349CFA3-8C9C-4D68-8C05-30532FF8A7ED-low.gif图 8-3 INA4180 功能方框图

8.3 特性说明

8.3.1 高带宽和转换率

INAx180 支持高达 350kHz 的小信号带宽和 2V/µs 的大信号压摆率。INAx180 能够检测到感应电流的快速变化，并且能够快速转换输出，因此是需要快速响应输入电流变化的应用的理想之选。一个需要高带宽和转换率的应用是低侧电机控制、在该应用中、能够跟踪电机中快速变化的电流、从而在更宽的工作范围内实现更精确的控制。需要更高带宽和压摆率的另一种应用是系统故障检测，INAx180 与外部比较器和基准配合使用，可以快速检测感应电流何时超出范围。

8.3.2 宽输入共模电压范围

INAx180 支持 -0.2V 至 +26V 的输入共模电压。由于内部拓扑结构，共模范围不受电源电压 (VS) 的限制（只要 VS 保持在 2.7V 至 5.5V 的工作范围内）。由于能够在大于或小于 VS 的共模电压下工作，INAx180 可用于高侧和低侧电流检测应用，如图 8-4 所示。

GUID-FB494DB9-E9AE-4216-87E6-1AD8100E2B1B-low.gif图 8-4 高侧和低侧检测连接

8.3.3 精确的低侧电流感应

在低侧电流检测应用中使用时，INAx180 的失调电压在 ±150µV 以内。INAx180 的低失调性能有若干优势。首先、低偏移允许器件用于必须在宽动态范围内测量电流的应用。在这种情况下，当检测电流处于测量范围中的较低区域时，低失调电压可提高精度。低失调电压的另一个优势是，能够准确检测检测电阻上的较低压降，从而支持较低值的分流电阻器。低值分流电阻器可降低电流检测电路中的功率损耗，有助于提高最终应用的功率效率。

INAx180 的增益误差指定为实际值的 1% 以内。当检测到的电压比失调电压大得多时，此电压成为电流检测测量中的主要误差源。

8.3.4 轨到轨输出摆幅

INAx180 支持在输出靠近电源轨和 GND 的情况下进行线性电流检测操作。到正电源轨的最大规定输出摆幅为 30mV，到 GND 的最大规定输出摆幅仅为 5mV。为了将 INAx180 的输出摆幅与等效运算放大器 (op amp) 进行比较，输入被过驱，近似计算运算放大器数据表中指定的开环状态。电流检测放大器是闭环系统；因此，输出到 GND 的摆幅可能受到失调电压和放大器增益的乘积的限制。

对于具有正失调电压的器件，到 GND 的摆幅受Topic Link Label7.5 表中指定的失调电压乘以增益或到 GND 的摆幅二者中较大者的限制。

例如，在一个应用中，INA180A4（增益 = 200V/V）用于低侧电流检测，器件的失调电压为 40µV，器件失调电压和增益的乘积值为 8mV，大于指定的负摆幅值。因此，本例中到 GND 的摆幅为 8mV。如果同一器件的失调电压为 –40µV，则计算得出的零差分信号为 –8mV。在这种情况下，失调电压有助于在负向过驱摆幅，摆幅性能与Topic Link Label7.5 表中指定的值一致。

失调电压是由 CMRR 规格确定的共模电压的函数；因此，当存在较高的共模电压时，失调电压会增加。失调电压的增加限制了在较高共模电压下运行时，在零电流条件下输出电压可以达到多低。图 8-5 显示了每个增益选项的零电流输出电压与共模电压的典型限制。

GUID-D17388A6-07B5-4ADB-AE44-919A595C6770-low.gif图 8-5 零电流输出电压与共模电压

8.4 器件功能模式

8.4.1 正常模式

INAx180 在满足以下条件时处于正常运行状态：

  • 电源电压 (VS) 介于 2.7V 和 5.5V 之间。
  • 共模电压 (VCM) 在 –0.2V 至 +26V 的指定范围内。
  • 最大差分输入信号乘以增益小于 VS 减去输出电压至 VS 的摆幅。
  • 最小差分输入信号乘以增益大于到 GND 的摆幅（请参阅Topic Link Label8.3.4 部分）。

在正常运行期间，此器件生成的输出电压是从 IN+ 至 IN– 的差分电压的增益 表示。

8.4.2 输入差分过载

如果差分输入电压 (VIN+ – VIN–) 乘以增益超过电压摆幅规格，INAx180 可将输出驱动至尽可能与正电源接近，并且不提供差分输入电压的精确测量。如果在正常电路运行期间发生此输入过载，请降低分流电阻器的值或使用带有所选检测电阻的较低增益版本，以避免这种运行模式。如果在故障事件中发生差分过载，INAx180 的输出会在故障情况消除后大约 20µs 恢复到预期值。

当 INAx180 输出被驱动至电源轨或接地端时，只要不超出绝对最大额定值，增加差分输入电压就不会损坏器件。遵守这些指导原则，INAx180 的输出就可保持极性，不会出现相位反转。

8.4.3 关断模式

虽然 INAx180 没有关断引脚，但该器件的低功耗支持通过逻辑门或晶体管开关的输出为 INAx180 供电。该门或开关可打开和关闭 INAx180 电源静态电流。

然而，在电流分流监控应用中，还需要考虑在关断条件下从分流电路中消耗多少电流。评估该电流消耗需考虑 INAx180 在关断模式下的简化原理图，如图 8-6 所示。

GUID-28576B80-9F80-4922-929E-F90EABE4A7BE-low.gif图 8-6 关断 INxA180 的基本电路

从 INAx180 的每个输入到 OUT 引脚和 GND 引脚的阻抗通常高于 500kΩ（来自 500kΩ 反馈和
输入增益设置电阻的组合）。流经这些引脚的电流量取决于连接电压。

对于到输出引脚的 500kΩ 路径，禁用的 INAx180 的输出级确实构成了一条良好的接地路径。因此，该电流与施加在 500kΩ 电阻器上的分流共模电压成正比。

最后要注意的是，只要器件上电时分流共模电压大于 VS，每个输入都会附加匹配良好的 55μA 典型电流。如果小于 VS，共模输入电流可忽略不计，500kΩ 电阻是对电流造成影响的唯一因素。

9 应用和实现

注：

以下应用部分中的信息不属于TI 器件规格的范围，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客 户应负责确定器件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计，以确保系统功能。

 
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