공간 제약적 응용 제품을 위한 전류 감지 증폭기

부피가 크고 효율성이 떨어지는 전자 제품을 원하는 사람은 아무도 없습니다. 생산자는 설계자가 기능에 영향을 미치지 않으면서 고성능 부품을 더 작은 실장 면적에 맞추는 방법을 알아내기를 원합니다. 다시 말해서, 더 높은 정확도를 가진 공간 제약적 전자 응용 제품을 제공해야 하는 과제를 해결하는 방법을 찾아내야 합니다. 이러한 목적을 달성하기 위해 전류 감지 증폭기는 효율적인 전력 관리, 안전한 작동, 잡음에 민감한 모터 제어에 매우 중요합니다.

전류 감지 증폭기는 배터리 관리, 과전류 보호, 고장 감지 같은 응용 분야에 널리 사용됩니다. 이 증폭기는 션트 저항기 양단의 전압 강하를 측정하고 증폭시켜 회로 보호에 필수적인 역할을 수행합니다.

작은 크기와 낮은 비용으로 높이 평가되는 전류 감지 증폭기는 상대적으로 간단히 구현할 수 있지만 대역폭 제한, 전기적 잡음 및 방해 최소화, 높은 공통 모드 전압 응답과 같은 문제가 있습니다. 따라서 적합한 전류 감지 증폭기를 선택하는 것은 응용 제품의 성공에 있어 매우 중요합니다.

적합한 증폭기를 결정하는 것은 다음과 같은 주요 응용 특성을 식별하는 것으로 시작됩니다.

• 수용 가능한 전류 범위 및 장치가 견딜 수 있는 최대 입력 전압
• 환경 조건과, 원하는 온도 범위에 대한 맞는 안정적인 성능
• 패키지 크기, 대역폭, 정동작 전류 및 정확도를 비롯하여 설계 제약 조건을 충족하는 증폭기 사양
• 정확도, 분리, 구현 용이성에 대한 요구 사항을 기반으로 하여 하이사이드 또는 로우사이드 전류 감지를 사용하는지 여부

Analog Devices, Inc.(ADI)는 다양한 산업 및 자동차 응용 분야(AEC-Q100 인증)에서 양방향 전류 측정을 수행하는 다양한 응용 제품을 위해 설계된 전류 감지 증폭기를 제공합니다.

AD8410A 및 AD8411A는 AC 및 DC 측정에 사용되고, 최소한의 이득 오차로 넓은 온도 범위에 걸쳐 작동하도록 제작되었으며, 다양한 시스템 요구 사항을 수용하도록 넓은 작동 공급 전압 범위를 가집니다. 두 제품 모두 작동 온도 범위와 공통 모드 전압 범위에서 통상 ±0.26µV/°C의 오프셋 드리프트를 제공하는 패키지 내 트림 코어를 사용하여, 잡음을 증가시키거나 다른 부정적 영향을 일으킬 수 있는 초핑 및 자동 영점 클록이 필요하지 않습니다.

AD8410A(그림 1)는 20V/V의 초기 이득과 2.2MHz의 대역폭을 제공합니다.

그림 1: ADI의 AD8410A 전류 감지 증폭기. (이미지 출처: Analog Devices, Inc.)

AD8411A(그림 2)는 50V/V의 초기 이득과 2.7MHz의 대역폭을 제공하여 유연성 및 감도를 향상시킵니다.

그림 2: ADI의 AD8411A 전류 감지 증폭기. (이미지 출처: Analog Devices, Inc.)

AD8410A/11A는 하이사이드 및 로우사이드 전류 감지 응용 제품에 사용할 수 있습니다. 이 제품은 모터 제어, 양방향 DC/DC 컨버터, 솔레노이드 제어, 전력 레일 모니터링과 같은 다양한 응용 분야의 동위상 또는 하이사이드 전류 감지에 적합합니다.

브러시리스 DC(BLDC) 모터 구동기의 인라인 전류 감지에 적용하여 모터 권선에 흐르는 전류를 측정할 수도 있습니다. 이는 정밀 제어 및 성능 최적화에 매우 중요합니다.

고전압 고대역폭 전류 감지 증폭기는 정밀 전류 측정 응용 분야를 위해 설계되어 정밀 토크 제어, 보다 작은 모터 및 인덕터 사용, 더욱 스마트한 모터 구동식 응용 제품을 실현합니다. 고유한 아키텍처를 사용하는 이 제품은 빠르게 변화하는 공통 모드 전압에서 작은 차동 전류 션트 전압을 정확하게 증폭할 수 있습니다.

대역폭이 높아지면 DC 모터, AI 서버, DC/DC 컨버터의 높은 스위칭 주파수에서 더 정확한 전류 감지가 가능합니다. 결과적으로 특히 펄스 폭 변조(PWM) 스위칭 주파수가 빠르고 전압이 높은 응용 제품에서 아날로그-디지털 컨버터(ADC)의 정확도가 높아집니다.

스위칭 주파수가 높을수록 전자기 간섭(EMI)이 증가하는 경우가 많지만, AD8410A/11A 전류 감지 증폭기는 이러한 문제를 처리할 수 있는 기능으로 설계되었습니다. 이 제품은 -2V ~ +70V에서 123dB의 높은 공통 모드 제거율(CMRR)을 제공하여 잡음을 제거하고 EMI 성능을 개선하는 데 도움을 주므로 EMI가 정확도에 영향을 미칠 수 있는 잡음이 많은 전기 환경의 응용 제품에 적합합니다. 또한 상호 변조 잡음 발생을 줄이고 추가적인 필터 사용을 최소화합니다.

AD8410A 및 AD8411A는 동일한 패키지 옵션을 공유하며 과전압 보호 및 활성화/비활성화 기능과 같은 특징을 가집니다. 40°C ~ +125°C의 산업 온도 범위 내에서 단일의 2.9V ~ 5.5V 공급 장치로 작동하도록 설계된 이 제품은 열 성능을 개선하기 위해 노출형 패드가 있는 콤팩트한 8리드 표준 소형 아웃라인 패키지(SOIC_N) 및 8리드 미니 소형 아웃라인 패키지(MSOP)로 제공됩니다.

산업용 구동기, 로보틱스 또는 전기 자동차와 같이 정밀한 전류 측정 및 피드백이 필요한 모터 제어 시스템의 경우 AD8410A/11A는 모터 공급 장치의 높은 공통 모드 전압을 처리하고 션트 저항을 통해 전류에 비례하는 선형 출력을 제공할 수 있습니다. AD8411A는 더 작은 션트 저항기 및 더 작은 전류 범위에 대해 더 높은 이득이 필요한 경우에 사용할 수 있습니다.

배터리 전지 또는 팩의 충전 및 방전 전류를 모니터링하는 배터리 관리 시스템은 배터리와 직렬로 연결된 션트 저항기 양단의 차동 전압을 측정하여 정확하고 빠른 전류 감지를 제공하는 AD8410A/11A의 기능을 활용할 수 있습니다. AD8411A는 낮은 전류 레벨 또는 고용량 배터리에 더 높은 분해능이 필요한 경우에 사용할 수 있습니다.

과전류 또는 단락 상태를 감지하는 전원 공급 장치 모니터링 및 보호 회로의 경우 AD8410A/11A는 부하 또는 스위치를 통해 흐르는 전류를 감지하고 고장 감지 또는 피드백 제어를 위한 신호를 제공할 수 있습니다. AD8411A는 응용 제품에 더 빠른 응답 시간이나 더 높은 감도가 필요한 경우 사용할 수 있습니다.

ADI 전류 감지 증폭기 평가 기판

설계자는 ADI 평가 기판을 활용하여 다양한 시나리오에서 AD8410 및 AD8411 전류 감지 증폭기의 성능을 평가할 수 있습니다.

AD8410AR-EVALZ(SOIC)(그림 3), AD8410ARM-EVALZ(MSOP), AD8411AR-EVALZ(SOIC), AD8411ARM-EVALZ(MSOP) 기판은 다양한 작동 및 부하 모드를 손쉽게 구성할 수 있도록 설계되었습니다.

그림 3: ADI의 AD8410AR-EVALZ 평가 기판. (이미지 출처: Analog Devices, Inc.)

이러한 기판을 사용하여 설계자는 실제 환경에서 AD8410 및 AD8411 전류 감지 증폭기의 특징 및 이점을 탐색할 수 있습니다. 최대 표준 크기 2818의 션트를 기판에 납땜할 수 있으며, 단방향 또는 양방향 전류 감지를 위해 작동 모드를 선택할 수 있습니다.

결론

ADI의 AD8410 및 AD8411 전류 감지 증폭기는 정확하고 안정적인 전류 측정을 필요로 하는 다양한 응용 제품에 사용할 수 있는 고성능 다용도 장치입니다. 이러한 증폭기는 하이사이드 및 로우사이드 전류 감지 응용 제품을 지원하며, 정밀하고 견고한 전류 모니터링, 낮은 오프셋 전압, 낮은 드리프트, 높은 대역폭, 높은 공통 모드 제거비를 요구하는 전자 제품의 효율성, 안전 및 신뢰성을 향상시키는 데 도움을 줍니다.