Der 85-V-75-A-20-Bit-Strom-, Spannungs- und Leistungsmonitor verfügt über einen 535-μΩ-Messwiderstand

Texas Instruments hat eine Reihe präziser Strommonitore mit digitalen Ausgängen für den Einsatz auf Stromschienen von -100 mV bis +85 V und bis zu ±78,64 A entwickelt.

In jedem Fall misst ein interner ΣΔ-ADC den Strom über einen integrierten Messwiderstand sowie Spannung und Temperatur – die Kommunikation mit dem Host erfolgt über I2C. Die ICs benötigen eine separate Versorgung zwischen 2,7 und 5,5 V (640 µA typ., 5 µA max. Abschaltung) und funktionieren bei -40 bis +125 °C.

Am Beispiel des INA781 beträgt der ADC 20 Bit.

„Der INA781 meldet Strom, Busspannung, Chiptemperatur, Leistung, Energie und Ladungsakkumulation und führt gleichzeitig die erforderlichen Berechnungen im Hintergrund durch“, sagte TI. „Der integrierte Temperatursensor ist über den gesamten Sperrschichttemperaturbereich ±2,5 °C genau. Das Design mit geringem Offset und Verstärkungsdrift ermöglicht den Einsatz des Geräts in präzisen Systemen, die während der Herstellung keiner Kalibrierung bei mehreren Temperaturen unterzogen werden.“

Der interne Widerstand ist ein Vierdrahtsensor (siehe Diagramm) mit ~535μΩ im Strompfad, wovon nominell 400μΩ seine Ausgangsspannung erzeugten. Das Messsystem ist auf seinen Messwiderstand vorkalibriert und wird während des Betriebs temperaturkompensiert.

Der maximale Dauerstrom beträgt ±75 A bei 25 °C, und obwohl die Messung mit Spitzen von ±78,64 A endet, können höhere Spitzen für kurze Zeiträume ausgehalten werden.

Ein interner Oszillator, der auf besser als 0,5 % getrimmt ist, wird zur zeitlichen Steuerung der ADC-Umwandlungen verwendet und dient als Zeitbasis für Energie- und Ladungsberechnungen.

Die Reaktion des eingebauten digitalen Filters variiert mit der Umwandlungszeit, „daher gewährleistet die präzise Uhr die Filterreaktion und die Kerbfrequenzkonsistenz über die Temperatur hinweg“, so das Unternehmen.

Es stehen ADC-Umwandlungszeiten von 50 µs bis 4,12 ms sowie eine 1- bis 1.024-fache Abtastmittelung zur Rauschreduzierung zur Verfügung.

Der Offsetstrom beträgt maximal ±5,5 mA, mit einer maximalen Drift von ±25 µA/°C. Der Systemverstärkungsfehler beträgt ±0,5 % bei 50 A, mit einer typischen Abweichung von ±25 ppm/°C. Die maximale Gleichtaktunterdrückung beträgt ±100 µA/V und der maximale Eingangsruhestrom beträgt 2,5 nA.

Die Genauigkeit der Leistungsüberwachung beträgt ±0,6 %, und sowohl die Energie- als auch die Ladegenauigkeit liegen bei ±1,1 % (alle bei 25 °C, Vollausschlag).

Das Gehäuse des INA781 ist 6 x 6 mm WSON 15, und der ähnliche INA741 ist in einem 5 x 43 mm großen QFN 14 erhältlich und verfügt über einen ±35 A 800 µΩ-Shunt.

Weitere neue Geräte der Familie mit 16-Bit-Wandlern sind: INA780x, INA740x (800µΩ-Shunt), INA745x (40V, 800µΩ-Shunt) und INA700 (40V, 2mΩ 15A).

Anwendungen sind in den Bereichen Stromversorgung, Netzinfrastruktur, Industriebatterien, Testgeräte, Telekommunikationsgeräte und Unternehmensserver vorgesehen.

Die INA781-Produktseite finden Sie hier