使用LTC2063的超低功耗电流检测技术

"基于精密超低功耗放大器的电源电压的高端电流检测方法" 电流检测在许多电子系统中是至关重要的，特别是在需要精确监控电源效率、电池管理或电路保护的应用中。高端电流检测方法允许在电源线上直接进行测量，无需中断电流路径，从而避免了对系统性能的影响。本文介绍了一种利用精密超低功耗放大器——LTC2063进行高端电流检测的方法。 LTC2063是一种专为低功耗应用设计的运算放大器，其关键特性包括极低的输入失调电压（1μV典型值）和低输入偏置电流（1-3pA），这些特性使得它成为实现高精度电流检测的理想选择。在电流检测电路中，一个小型检测电阻（RSENSE）被用来将电流转换为电压，然后由LTC2063放大。由于LTC2063的轨到轨输入能力，即使在非常低的负载电流下，也能提供准确的测量结果。 电路的动态范围涵盖了100μA至250mA，这样的范围广泛适用于多种应用场景。使用280μA的电源电流，该设计能够在减少分流电阻上的功率损耗的同时，最大化负载的可用功率。此外，LTC2063内置的EMI滤波器能够有效抑制环境中的RF噪声，确保在嘈杂环境下仍能保持测量的稳定性。 零点误差是电流检测解决方案的重要指标，它代表在没有检测电流时，由于放大器的输入失调电压导致的输出等效误差电流。在本设计中，LTC2063的低输入失调电压使得零点误差极小，例如，对于0.1Ω的RSENSE，零点误差仅为10μA（1μV/0.1Ω）。这种低误差保持了在整个电流感应范围内的线性度，确保了在100μA的低端电流测量时仍然有良好的分辨率。 除了输入失调电压，输出PMOS的零栅极电压漏极电流（IDSS）也是一个要考虑的因素。IDSS是在PMOS名义上关断时（|VGS|=0）非零VDS下的寄生电流。在选择PMOS晶体管时，应选择具有低IDSS特性的器件，以减少零电流时的测量误差。例如，英飞凌的BSP322P晶体管在室温下，当VDS=-7.6V时，IDSS仅为0.2nA，对应的误差输出只有1μV，这对于高端电流检测来说是可以接受的。 基于LTC2063的高端电流检测方法结合了低功耗、高精度和宽动态范围的特点，使其适用于各种需要精确电流监控的系统。通过优化检测电阻和选择适当的PMOS晶体管，可以进一步提高系统的测量准确性和稳定性。这种设计方案不仅降低了功率损耗，还提高了系统的整体性能，尤其适合于对电源管理有严格要求的便携式设备和物联网(IoT)应用。