電流検出抵抗の最大値は、最大電力損失の要件に基づいて計算されます。式 2 を使用して計算すると、電流検出抵抗の最大値は 1.125mΩ となります。これは検出抵抗 R_SENSE の最大値であるため、R_SENSE に 1mΩ を選択します。これが、電力損失の要件を満たす最も近い標準抵抗値です。

次の手順では、必要に応じて適切なゲインを選択して R_SENSE を削減し、出力信号スイングを V_S 範囲内に維持します。設計要件により双方向の電流監視が必要なため、REF ピンに 0 ～ V_S の範囲の電圧を印加する必要があります。監視対象の双方向電流は、約 0A を中心に対称となっています (±20A)。そのため、V_REF に印加する理想的な電圧は V_S/2 または 2.5V です。正電流が負電流より大きい場合、V_REF に印加する電圧を下げると、予測電流範囲の出力スイングを最大化できる利点があります。I_MAX = 20A、R_SENSE = 1mΩ、V_REF = 2.5V である場合、出力の正のスイング ツー レール制限を回避するための最大電流センス ゲインは、式 3 を使用して 122.5 と計算されます。同様に、負のスイング制限に対して式 4 を使用すると、最大ゲインは 124.75 になります。ゲインが 100 のデバイスを選択すると、出力スイング範囲内に維持しながら出力範囲を最大化できます。計算された最大ゲインが 100 よりわずかに小さい場合は、電流検出抵抗の値を小さくすることにより、出力が出力スイング制限に達するのを防ぐことができます。

ピーク電流での精度を計算するには、ゲイン誤差とオフセット誤差の 2 つの要因を決定する必要があります。INAx181-Q1 のゲイン誤差は、最大 1% と規定されています。オフセットに起因する誤差は一定であり、V_CM = 12V、V_S = 5V の条件では 500μV (最大値) と規定されています。式 7 を使用すると、オフセット電圧の誤差寄与率は 2.5% と計算され、合計オフセット誤差 = 500μV、R_SENSE = 1mΩ、I_SENSE = 20A となります。

式 7.

合計誤差を計算するには、オフセット誤差寄与率にゲイン誤差を加算するのが 1 つの方法です。ただしこの場合、ゲイン誤差とオフセット誤差は互いに影響を及ぼさず、相関もありません。合計誤差をより統計的に正確に計算するには、式 8 に示すように、エラーの RSS 合計を使用します。

式 8.

式 8 を適用すると、最大電流での合計電流センス誤差は 2.7% と計算されます。これは、設計例の要件である 3.5% を下回っています。

また、INA181A3-Q1 (ゲイン = 100) の帯域幅は 150kHz であり、100kHz の小信号帯域幅要件を満たします。より高い帯域幅が必要な場合は、ゲインの低いデバイスを使用できますが、出力電圧範囲が狭くなったり、R_SENSE の値が大きくなったりします。