隨著提升系統效率的需求不斷增長，我們面臨著改善電機工作效率和控制功能的直接壓力。幾乎所有類型的電機均面臨著這種需求壓力，包括白色家電、工業驅動器和汽車應用中使用的電機。反饋回控制算法的電機運行特性至關重要，能夠確保電機高效運行。相電流是系統控制器使用的重要診斷反饋元素之一，支持電機實現出色性能。

由于測量信號具有連續性并與相電流直接相關，因此如圖 1所示，測量電機電流的理想位置與各相一致。在其他位置（如每個相位的低側）測量電流需要首先針對數據進行重新組合和處理，以便控制算法使用有意義的數據。

圖 1 直列式電流檢測

電機的驅動電路通過生成脈寬調制 (PWM) 信號控制電機運行。這些調制信號使得位置與各電機相位一致的測量電路進行共模電壓轉換。在轉換過程中，電壓將在極短時間內于不同高電壓水平之間進行切換。理想放大器能夠完全抑制測量值的共模電壓分量，同時僅對流經分流電阻器的電流對應的差分電壓進行放大。不幸的是，實際使用的放大器并非理想放大器，大 PWM 驅動輸入電壓階躍將對其產生影響。由于實際使用的放大器無法無限抑制共模電壓分量，因此放大器輸出將出現與每次輸入電壓階躍相對應的大幅度意外干擾，如圖 2所示。這些輸出干擾（或毛刺）可能極大，輸入轉換后需要很長時間方可趨于穩定，具體時間取決于放大器特性。

圖 2 大輸入 V_CM 階躍產生的典型輸出毛刺

此類測量的常用方法是選擇帶寬較高的電流檢測放大器。為了將頻率保持在可聞范圍之上，選擇的調制頻率通常介于 20kHz 至 30kHz 之間。在這些 PWM 驅動應用中進行直列式電流測量的放大器選擇目標是信號帶寬在 200kHz 至 500kHz 范圍內的放大器。以往選擇放大器時并不基于明顯低于 PWM 信號帶寬的實際信號帶寬。選擇較高放大器帶寬的目的是使得輸出毛刺在輸入電壓轉換后快速趨于穩定。

INA240 是一款高共模雙向電流檢測放大器，專為這些類型的 PWM 驅動應用而設計。該器件利用集成增強型 PWM 抑制電路解決了在高共模電壓階躍過程中測量較低差分電壓的問題，從而顯著減弱輸出干擾并快速實現穩定。標準電流檢測放大器依賴高信號帶寬使輸出在階躍后快速恢復，而 INA240 電流檢測放大器具有內部 PWM 抑制電路，可以在改進輸出響應的同時降低輸出干擾。圖 3 說明了 INA240 輸出響應在此內部增強型 PWM 抑制功能作用下的改進。

圖 3 通過增強型 PWM 抑制減少輸出毛刺

對于許多三相應用，有少量與該直列式電流測量精度相關的要求。為了確保充分控制補償回路，除了要求輸出快速響應外，還需限制輸出干擾，以免出現虛假過流指示。對于電動助力轉向 (EPS) 等其他系統，需要通過精密電流測量為轉矩輔助系統提供必要的反饋控制。EPS 系統的主要目標是通過附加轉矩輔助駕駛員施加于方向盤的轉矩，同時在轉向響應中提供與駕駛條件相對應的典型感受。在這種嚴格受控的系統中，相間電流測量誤差可能變得非常明顯。各相位之間所有未加考慮的變化均將直接導致轉矩紋波增大，駕駛員可通過方向盤察覺這種變化。減少測量誤差，尤其是溫度引發的誤差對于保持精確反饋控制并提供無縫用戶體驗至關重要。

常用系統級校準能夠不斷降低室溫下對于放大器性能的依賴性，從而提升測量精度。然而，隨著運行溫度的不斷變化，考慮參數漂移（如輸入偏移電壓和增益誤差）更具挑戰性。良好的溫度補償機制基于放大器性能隨溫度變化的特性，同時依賴于各系統針對外部條件作出的一致且可重復響應。如果放大器在溫度引起的移位最低時保持穩定的能力得到提升，對于復雜補償方法的依賴程度將隨之降低。

INA240 在室溫下具有 25μV 的最大輸入失調電壓和 0.20% 的最大增益誤差規格。更重要的是，對于要求溫度穩定測量的應用，該器件的輸入失調電壓溫漂為 250nV/°C，放大器增益溫漂為 2.5ppm/°C。即使工作溫度在系統的完整溫度范圍內發生變化，測量精度依然恒定不變。

INA253 和 INA254 包含集成式分流器，具有 INA240 放大器的所有性能優勢。集成式分流器是一款具有 0.1% 容差 (INA253) 或 0.5% 容差 (INA254) 的低電感、精密 2mΩ 或 400μΩ 分流器，兩者的溫漂都小于 15ppm/°C。INA253 是精度超高的電流檢測放大器，可消除由于布局而引入的分流和寄生誤差。

INA240 將測量溫度穩定性、寬動態輸入范圍和增強型 PWM 輸入抑制（這一點最重要）集于一體，適合需要精確可靠的測量來實現精確控制性能的 PWM 驅動應用。

備選器件建議

根據必要的系統要求，其他器件可提供所需的性能和功能。INA282 能夠非常精確地測量大共模電壓，這些電壓的變化速度不會像 PWM 驅動應用的典型變化速度那樣快，因此該器件適合高電壓直流應用。INA241B 是一款雙向電流檢測放大器，用于采用 PWM 抑制技術的高共模電壓。