德州仪器INA138NA/3K电流监控芯片中文详细资料

一、型号与类型

INA138NA/3K是德州仪器（Texas Instruments，简称TI）生产的一款高精度、高性能的电流监控芯片。它属于INA1x8系列，该系列专为高侧单极电流分流监视器设计，旨在提供宽输入共模电压范围和低静态电流，同时保持高精度和稳定性。INA138NA/3K特别适用于需要精确电流测量的应用场景，如电源管理系统、车载电子系统和工业控制系统等。

　　厂商名称：TI德州仪器

　　元件分类：电流监控芯片

　　中文描述： TI德州仪器,2.7V至36V、800kHz可变增益电流感应放大器,1个放大器,2?A,SOT-23,5引脚,-40°C,125°C

　　英文描述： 2.7 to 36V,800kHz Variable gain current sense amplifier 5-SOT-23-40 to 125

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　　INA138NA/3K概述

　　INA138NA/3K是高侧单极电流分流监视器。具有宽输入共模电压范围和低静态电流，并且采用小型SOT-23封装，广泛适用于各类应用而设计。

　　输入共模和电源电压相互独立，INA138的电压范围为2.7V至36V，额定温度范围为–40°C至125°C。。静态电流仅为25?A，允许电源连接到电流测量分流器的任一侧，同时误差非常小。

　　该元器件可将一个差分输入电压转换为电流输出。此电流使用外部负载电阻转换回电压，该电阻可设置的增益范围为1至100以上。尽管该电路专为分流测量而设计，但同时也非常适用于创造性应用中的测量和电平转换。

　　INA138NA/3K中文参数

　　INA138NA/3K引脚图

二、工作原理

INA138NA/3K的工作原理基于高精度运算放大器和均值滤波器技术。该芯片通过测量电流分流器（也称为分流电阻）两端的电压差，利用内部运算放大器将这一差分电压信号放大，并转换为电流输出。该电流信号随后通过外部负载电阻转换为电压信号，从而实现对电流的精确测量。

具体来说，INA138NA/3K具有一个差分输入端，用于接收来自电流分流器的电压信号。该信号经过内部高精度运算放大器放大后，通过芯片的一个输出引脚以电流形式输出。为了将电流信号转换为电压信号以便于后续处理，用户需要在输出端连接一个外部负载电阻。通过调整负载电阻的阻值，用户可以设定所需的增益范围，从而实现对不同电流范围的精确测量。

三、特点

1. 高精度：INA138NA/3K采用高精度运算放大器，确保测量结果的准确性和稳定性。其误差范围通常非常低，能够满足大多数高精度电流测量应用的需求。

2. 宽输入共模电压范围：该芯片的输入共模电压范围从2.7V至36V，适用于多种电源电压环境，提高了芯片的适用性和灵活性。

3. 低静态电流：INA138NA/3K的静态电流仅为25µA（典型值），这意味着在待机或低负载状态下，芯片的功耗极低，有助于延长设备的电池寿命。

4. 可编程增益：通过调整外部负载电阻的阻值，用户可以设定增益范围从1V/V至100V/V以上，从而实现对不同电流范围的精确测量。

5. 电流限制保护功能：该芯片具备电流限制保护功能，能够在电流超出预设范围时自动停止输出，防止电路短路或过载电流对电子设备造成损害。

6. 宽温度范围：INA138NA/3K的工作温度范围从-40°C至+125°C，适用于各种恶劣环境条件下的电流测量。

7. 小型封装：采用SOT-23-5封装形式，体积小、重量轻，便于在小型电子设备中集成。

四、应用

INA138NA/3K电流监控芯片广泛应用于各种需要精确电流测量的电子设备中。以下是几个典型的应用场景：

1. 电源管理系统：在电源管理系统中，INA138NA/3K可用于监测电池的充电和放电电流，以确保电池的安全和高效使用。同时，它还可以帮助系统实现精确的电量估算和剩余使用时间预测。

2. 车载电子系统：在车载电子系统中，INA138NA/3K可用于监测电动机的驱动电流、车载充电器的充电电流等关键参数。通过精确测量这些参数，系统可以实时调整工作状态，提高车辆的行驶安全性和舒适性。

3. 工业控制系统：在工业控制系统中，INA138NA/3K可用于监测生产线上的电机、泵等设备的电流消耗情况。通过实时监测电流变化，系统可以及时发现并处理设备故障或过载情况，确保生产线的稳定运行。

4. 能源管理系统：在能源管理系统中，INA138NA/3K可用于监测各种能源设备的电流消耗情况，如太阳能板、风力发电机等。通过精确测量电流变化，系统可以评估能源设备的性能并优化能源分配方案。

五、参数

以下是INA138NA/3K电流监控芯片的主要参数：

• 电源电压范围：2.7V至36V

• 静态电流：25µA（典型值）

• 工作温度范围：-40°C至+125°C

• 封装形式：SOT-23-5

• 增益范围：1V/V至100V/V（可编程）

• 输入偏流：2µA

• 输入偏置电压：1mV

• 带宽：800kHz

• 准确性：0.5%（典型值）

• 引脚数：5Pin

• 尺寸：3.05mm x 1.75mm x1.1mm（典型SOT-23-5封装尺寸）

六、详细电路设计与应用注意事项

电路设计

在设计包含INA138NA/3K的电路时，需要特别注意以下几点：

1. 电流分流器的选择：电流分流器的阻值应根据待测电流范围和所需的测量精度来选择。较小的分流电阻会产生较大的电压降，从而提高测量精度，但也会增加功耗。因此，需要在精度和功耗之间做出权衡。

2. 电源去耦：为了确保INA138NA/3K的稳定工作，建议在电源引脚附近添加适当的去耦电容。这有助于减少电源噪声对芯片性能的影响。

3. 增益设置：通过选择合适的外部负载电阻，可以设定所需的增益。增益的选择应基于待测电流的范围和所需的输出信号范围。需要注意的是，增益过高可能会导致输出信号饱和，而增益过低则可能降低测量精度。

4. 布局与布线：在PCB布局时，应尽量缩短电流分流器到INA138NA/3K输入端的走线长度，以减少信号路径上的寄生电阻和电感。同时，应避免将高噪声信号线靠近芯片的敏感引脚。

应用注意事项

1. 热管理：在高电流测量应用中，电流分流器可能会产生显著的热量。因此，需要确保分流器具有良好的散热条件，以避免过热导致性能下降或损坏。

2. 电磁干扰（EMI）防护：在电磁环境复杂的应用中，应采取措施减少EMI对INA138NA/3K的影响。例如，可以使用屏蔽罩来覆盖芯片和关键信号线，以减少外部电磁场的干扰。

3. 过流保护：虽然INA138NA/3K本身具有一定的过流保护能力，但在某些应用中可能还需要额外的过流保护电路来确保系统的安全。这可以通过在电流分流器上串联一个保险丝或使用其他过流保护元件来实现。

4. 校准与验证：在实际应用中，应对INA138NA/3K的测量结果进行校准和验证。这可以通过与已知精度的电流源进行比较来实现。如果发现测量误差超出可接受范围，应对电路进行检查和调整。

七、总结与展望

INA138NA/3K作为一款高精度、高性能的电流监控芯片，在电源管理、车载电子、工业控制等多个领域具有广泛的应用前景。其宽输入共模电压范围、低静态电流、可编程增益等特点使得该芯片能够满足各种复杂应用场景的需求。随着电子技术的不断发展，对电流测量精度的要求也在不断提高。因此，未来INA138NA/3K及其同类产品将继续在技术创新和性能提升方面努力，以满足市场对高精度电流测量解决方案的需求。

同时，随着物联网、智能家居等新兴领域的兴起，对电流监控芯片的需求也将进一步增加。这为INA138NA/3K等高精度电流监控芯片提供了更广阔的市场空间和发展机遇。我们相信，在未来的发展中，INA138NA/3K将继续发挥其独特的优势，为电子设备的智能化和高效化做出贡献。