基于NCS21xR和NCS199AxR電流檢測(cè)放大器的濾波電路設(shè)計(jì)

由于多種不同的原因，可能需要在電流檢測(cè)放大器（CSA）的輸入或輸出端進(jìn)行濾波。今天，我們將重點(diǎn)談?wù)勗谑褂谜嬲〉姆至?a target="_blank">電阻（在1 m?以下）時(shí)，用NCS21xR和NCS199AxR電流檢測(cè)放大器實(shí)現(xiàn)濾波電路。低于1 m?的分流電阻具有并聯(lián)電感，在電流檢測(cè)線(xiàn)上會(huì)引起尖峰瞬態(tài)事件，從而使CSA前端過(guò)載。我們來(lái)談?wù)劄V除這些特定的尖峰瞬態(tài)事件的主要考慮因素。

在某些應(yīng)用中，被測(cè)量的電流可能具有固有噪聲。在有噪聲信號(hào)的情況下，電流檢測(cè)放大器輸出后的濾波通常更簡(jiǎn)單，特別是當(dāng)放大器輸出連接到高阻抗電路時(shí)。放大器輸出節(jié)點(diǎn)在為濾波器選擇組件時(shí)提供了最大的自由度，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，盡管它可能需要后續(xù)的緩沖。

當(dāng)分流電阻值減小時(shí)，并聯(lián)電感對(duì)頻率響應(yīng)有顯著影響。在小于1 m?的情況下，并聯(lián)電感產(chǎn)生傳遞函數(shù)中的零點(diǎn)，通常導(dǎo)致在100 kHz的低頻率下產(chǎn)生拐角頻率。這種電感增加了電流檢測(cè)線(xiàn)路上高頻尖峰瞬態(tài)事件的幅值，從而使任何并聯(lián)電流檢測(cè)集成電路（IC）的前端過(guò)載。這個(gè)問(wèn)題必須通過(guò)在放大器輸入端進(jìn)行濾波來(lái)解決。請(qǐng)注意，無(wú)論制造商如何聲稱(chēng)，所有電流檢測(cè)IC都容易受到此問(wèn)題的影響。即使尖峰頻率高于器件的額定帶寬，也需要在器件的輸入端進(jìn)行濾波以解決此問(wèn)題。

其他應(yīng)用，如DC-DC轉(zhuǎn)換器和電源應(yīng)用也可能需要在電流檢測(cè)放大器的輸入端進(jìn)行濾波。圖1所示為建議的輸入濾波原理圖。

圖1. 輸入濾波補(bǔ)償小于1 m?的分流電阻的并聯(lián)電感，以及任何應(yīng)用中的高頻噪聲

由于濾波電阻的增加電阻和它們之間的相關(guān)電阻失配會(huì)對(duì)增益、共模抑制比（CMRR）和VOS產(chǎn)生不利影響，所以輸入濾波是復(fù)雜的。對(duì)VOS的影響部分還歸咎于輸入偏置電流。因此，輸入電阻值應(yīng)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(shí)間常數(shù)；或者，選擇電容器以提供低于該點(diǎn)的極點(diǎn)。

使輸入濾波器時(shí)間常數(shù)等于或大于并聯(lián)電阻及其電感時(shí)間常數(shù)：

這簡(jiǎn)化為基于使用10 ?電阻來(lái)確定每個(gè)RFILT的CFILT值：

如果主要目的是濾除高頻噪聲，則應(yīng)將電容器增加至提供所需濾波的值。

例如，100 kHz的濾波頻率需要一個(gè)80 nF電容。該電容器可以有一個(gè)低額定電壓值，但應(yīng)具有良好的高頻特性。所需的電容器值可通過(guò)下面的公式計(jì)算：

瞬態(tài)抑制

在瞬態(tài)共模電壓大于30伏特（V）的應(yīng)用中，需要瞬態(tài)抑制電路。有關(guān)如何設(shè)計(jì)瞬態(tài)抑制電路的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱http://www.onsemi.cn/pub/Collateral/NCS210R-D.PDFNCS21xR數(shù)據(jù)表中的基本連接應(yīng)用注釋。

濾波并不總是必需的，具有最小的動(dòng)態(tài)變化電流的電池供電的直流電路將是一個(gè)例子。大的、復(fù)雜的系統(tǒng)可能有高速變化的供電電流或電壓（例如服務(wù)器、計(jì)算機(jī)），往往需要濾波以提供干凈的信號(hào)，以進(jìn)行電流控制、測(cè)量和分析。