日本語版

ゼロ・ドリフト、単方向
電流シャント・モニタ
AD8219
機能ブロック図
特長
高い同相モード電圧範囲
動作: 4 V～80 V
-0.3 V～+85 V サバイバル
バッファ付き出力電圧
ゲイン= 60 V/V
広い動作温度範囲: −40°C～+125°C
優れた AC/DC 性能
オフセット・ドリフト: ±100 nV/°C (typ)
オフセット: ±50 µV (typ)
ゲイン・ドリフト: ±5 ppm/°C (typ)
DC での CMRR: 110 dB (typ)
VS
R4
LDO
–IN
R1
OUT
+IN
R2
R3
GND
09415-001
AD8219
図 1.
アプリケーション
ハイサイド電流検出
48 V 通信機器
パワー・マネジメント
基地局
単方向モーター・コントロール
高精度高電圧電流源
概要
AD8219 は、高電圧高分解能の電流シャント・アンプであり、ゲ
インは 60 V/V、最大ゲイン誤差は全温度範囲で ±0.3%です。出
力電圧にはバッファが付いているため、一般的なコンバータに
直接インターフェースすることができます。AD8219 は、4 V～
80 V で優れた入力同相モード除去比を提供します。AD8219 はモ
ーター・コントロール、パワー・マネジメント、基地局パワ
ー・アンプのバイアス制御などの多様な工業および通信アプリ
ケーションでシャント抵抗の両端で単方向電流測定を行います。
Rev. A
AD8219 は、−40°C～+125°C の温度範囲でブレークスルー性能
を提供します。このデバイスは、全動作温度と同相モード電圧
範囲で±100 nV/°C (typ)のオフセット・ドリフトを実現するゼ
ロ・ドリフト・コアを採用しています。同相モード電圧の有無
によらず入力差動電圧範囲で出力直線性を維持し、入力オフセ
ット電圧が ±50 µV (typ)となるように特別な注意が払われていま
す。
AD8219 は 8 ピンの MSOP パッケージを採用しています。
アナログ・デバイセズ社は、提供する情報が正確で信頼できるものであることを期していますが、その情報の利用に
関して、あるいは利用によって生じる第三者の特許やその他の権利の侵害に関して一切の責任を負いません。また、
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電話 06（6350）6868
本
AD8219
目次
特長......................................................................................................1
アンプ・コア................................................................................ 10
アプリケーション ..............................................................................1
電源接続........................................................................................ 10
機能ブロック図 ..................................................................................1
出力のクランピング .................................................................... 10
概要......................................................................................................1
出力直線性.................................................................................... 10
改訂履歴..............................................................................................2
アプリケーション情報 .................................................................... 11
仕様......................................................................................................3
ハイサイド電流検出 .................................................................... 11
絶対最大定格 ......................................................................................4
ESDの注意 ......................................................................................4
ピン配置およびピン機能説明 ..........................................................5
モーター・コントロールでの電流検出..................................... 11
外形寸法............................................................................................ 12
代表的な性能特性 ..............................................................................6
動作原理............................................................................................10
改訂履歴
2/11—Rev. 0 to Rev. A
Changes to Features Section.................................................................1
Changes to Amplifier Core Section ....................................................10
Moved Output Linearity Section into Theory of Operation
Section................................................................................................10
1/11—Revision 0: Initial Version
Rev. A
－ 2/12 －
オーダー・ガイド ........................................................................ 12
AD8219
仕様
特に指定がない限り、TOPR = −40°C～+125°C、TA = 25°C、RL = 25 kΩ (RL は出力負荷抵抗)、入力同相モード電圧(VCM) = 4 V。
表 1.
Parameter
Min
Unit
Test Conditions/Comments
V/V
%
%
ppm/°C
VO ≥ 0.1 V dc, TA
TOPR
TOPR
±200
±300
µV
µV
nV/°C
25°C
TOPR
TOPR
µA
TA, input common mode = 4 V, VS = 4 V
220
80
83
µA
V
mV
dB
TOPR
Common-mode continuous
Differential input voltage
TOPR
TA
TA
2
V
V
Ω
Small Signal −3 dB Bandwidth
500
kHz
Slew Rate
1
V/µs
2.3
µV p-p
110
nV/√Hz
GAIN
Initial
Accuracy
Accuracy over Temperature
Gain vs. Temperature
Typ
Max
60
±0.1
±0.3
±5
VOLTAGE OFFSET
Offset Voltage (RTI1)
Over Temperature (RTI1)
Offset Drift
±100
INPUT
Bias Current2
130
Common-Mode Input Voltage Range
Differential Input Voltage Range3
Common-Mode Rejection (CMRR)
4
0
94
110
OUTPUT
Output Voltage Range Low4
Output Voltage Range High4
Output Impedance
0.01
VS − 0.1
DYNAMIC RESPONSE
NOISE
0.1 Hz to 10 Hz, (RTI1)
1
Spectral Density, 1 kHz, (RTI )
POWER SUPPLY
Operating Range
4
5
Quiescent Current Over Temperature
Power Supply Rejection Ratio (PSRR)
100
80
V
VS input range
800
µA
dB
TOPR
110
TEMPERATURE RANGE
For Specified Performance
−40
+125
1
°C
RTI = 入力換算。
入力バイアス電流については、図 8 を参照してください。 この電流は、入力同相モード電圧に依存して変化します。 さらに、+IN ピンを流れる入力バイアス電流から
内蔵 LDO の電源も供給されます。
3
差動入力電圧は最大 83 mV に規定されています。これは出力が内部で 5.6 V にクランプされているためです。出力クランプのセクションを参照してください。
4
種々の負荷に対する AD8219 の出力範囲については、図 19 と図 20 を参照してください。 +IN ピンの電圧が 5.6 V を超えると、AD8219 の出力は最大 5.6 V にクランプ
されます。+IN ピンの電圧が 5.6 V を下回ると、出力は最大値(Vs − 100 mV)に到達します。
5
VS (ピン 2) は 4 V～80 V の別電源に、または AD8219 の正入力ピン(+IN)に接続することができます。 このモードでは、電圧の増加とともに電流が変化します。 図 9 を
参照してください。
2
Rev. A
－ 3/12 －
AD8219
絶対最大定格
表 2.
Parameter
Rating
Maximum Input Voltage ( +IN, −IN to GND)
−0.3 V to +85 V
Differential Input Voltage (+IN to –IN)
±5 V
Human Body Model (HBM) ESD Rating
Operating Temperature Range (TOPR)
Storage Temperature Range
±1000 V
−40°C to +125°C
−65°C to +150°C
Output Short-Circuit Duration
Indefinite
Rev. A
上記の絶対最大定格を超えるストレスを加えるとデバイスに恒
久的な損傷を与えることがあります。この規定はストレス定格
の規定のみを目的とするものであり、この仕様の動作のセクシ
ョンに記載する規定値以上でのデバイス動作を定めたものでは
ありません。デバイスを長時間絶対最大定格状態に置くとデバ
イスの信頼性に影響を与えます。
ESDの注意
ESD（静電放電）の影響を受けやすいデバイスで
す。電荷を帯びたデバイスや回路ボードは、検知さ
れないまま放電することがあります。本製品は当社
独自の特許技術である ESD 保護回路を内蔵してはい
ますが、デバイスが高エネルギーの静電放電を被っ
た場合、損傷を生じる可能性があります。したがっ
て、性能劣化や機能低下を防止するため、ESD に対
する適切な予防措置を講じることをお勧めします。
－ 4/12 －
AD8219
+IN 1
VS 2
AD8219
NC 3
TOP VIEW
(Not to Scale)
GND 4
8
–IN
7
NC
6
NC
5
OUT
NC = NO CONNECT.
DO NOT CONNECT TO THIS PIN.
09415-002
ピン配置およびピン機能説明
図 2.ピン配置
表 3.ピン機能の説明
ピン番号
記号
説明
1
+IN
非反転入力。
2
VS
電源ピン。標準の 0.1 μF コンデンサでバイパスします。
3
NC
このピンは未接続のままにしてください。
4
GND
グラウンド。
5
OUT
出力。
6
NC
このピンは未接続のままにしてください。
7
NC
このピンは未接続のままにしてください。
8
−IN
反転入力。
Rev. A
－ 5/12 －
AD8219
代表的な性能特性
40
–19.0
–19.5
30
–20.0
20
MAGNITUDE (dB)
VOS (µV)
–20.5
–21.0
–21.5
–22.0
10
0
–10
–22.5
–20
–23.0
–20
0
20
40
60
80
100
120
140
TEMPERATURE (°C)
–40
1k
09415-121
100k
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
図 6.小信号帯域幅(Typ)、VOUT = 200 mV p-p
図 3.入力オフセットの温度特性
120
7
6
TYPICAL OUTPUT ERROR (%)
110
100
CMRR (dB)
10k
90
80
70
60
5
4
3
2
1
0
–1
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
–2
09415-104
50
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE (mV)
図 4.CMRR(Typ)の周波数特性
09415-128
–24.0
–40
09415-105
–30
–23.5
図 7.差動入力電圧対出力誤差(typ)
300
0
–50
250
INPUT BIAS CURRENT (µA)
–150
–200
–250
–300
–350
–400
+IN
200
150
100
50
–450
–IN
–20
0
20
40
60
80
100
TEMPERATURE (°C)
120
140
0
09415-120
–500
–40
0
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V)
図 5.ゲイン誤差(Typ)の温度特性
Rev. A
5
図 8.入力同相モード電圧対入力バイアス電流
(差動入力電圧 = 5 mV) (VS = 5 V)
－ 6/12 －
09415-101
GAIN ERROR (ppm)
–100
AD8219
550
SUPPLY CURRENT (µA)
500
VCM = 5V
INPUT
50mV/DIV
450
VCM = 80V
400
350
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
SUPPLY VOLTAGE (V)
5µs/DIV
09415-110
300
09415-102
OUTPUT
2V/DIV
図 12.立上がり時間 (差動入力 = 50 mV)
図 9.電源電圧対電源電流 (VS は+IN に接続)
550
SUPPLY CURRENT (µA)
500
INPUT
5mV/DIV
450
400
350
OUTPUT
200mV/DIV
300
–20
0
20
40
60
80
100
120
140
TEMPERATURE (°C)
1µs/DIV
09415-111
200
–40
09415-103
250
図 13.立下がり時間 (差動入力 = 5 mV)
図 10.電源電流(typ)の温度特性 (VS = 5 V)
INPUT
50mV/DIV
INPUT
5mV/DIV
OUTPUT
2V/DIV
1µs/DIV
5µs/DIV
図 14.立下がり時間 (差動入力 = 50 mV)
図 11.立上がり時間 (差動入力 = 5 mV)
Rev. A
－ 7/12 －
09415-112
09415-109
OUTPUT
200mV/DIV
AD8219
INPUT
100mV/DIV
OUTPUT
2V/DIV
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
–40
09415-113
5µs/DIV
6.5
–20
0
20
40
60
80
100
09415-108
MAXIMUM OUTPUT SOURCE CURRENT (mA)
7.0
120
TEMPERATURE (°C)
図 18.最大出力ソース電流の温度特性
図 15.差動過負荷回復(立下がり)
OUTPUT VOLTAGE FROM RAIL (V)
5.0
INPUT
100mV/DIV
OUTPUT
2V/DIV
+125°C
+25°C
–40°C
4.8
4.5
4.3
4.0
3.8
3.5
09415-114
3.0
5µs/DIV
0
2.0
2.5
0.40
3.0
10
9
8
7
6
+125°C
+25°C
–40°C
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
–20
0
20
40
60
80
100
TEMPERATURE (°C)
120
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
SINK CURRENT (mA)
3.0
3.5
4.0
09415-129
OUTPUT VOLTAGE FROM GROUND (V)
11
09415-107
MAXIMUM OUTPUT SINK CURRENT (mA)
1.5
図 19.出力ソース電流対出力電圧範囲 (VS = 5 V)
12
図 20.出力シンク電流対グラウンドからの出力電圧範囲
(VS = 5 V)
図 17.最大出力シンク電流の温度特性
Rev. A
1.0
SOURCE CURRENT (mA)
図 16.差動過負荷回復(立上がり)
5
–40
0.5
09415-106
3.3
－ 8/12 －
AD8219
70
60
INPUT COMMON MODE
50V/DIV
COUNT
50
40
30
OUTPUT
200mV/DIV
20
09415-115
0
–6
2µs/DIV
–4
–2
0
2
4
6
0.4
0.6
GAIN DRIFT (ppm/°C)
図 21.同相モード・ステップ応答 (立下がり)
09415-119
10
図 24.ゲイン・ドリフトの分布
35
30
25
COUNT
INPUT COMMON MODE
50V/DIV
20
15
10
OUTPUT
200mV/DIV
09415-116
0
–0.6
1µs/DIV
COUNT
40
30
20
0
50
VOSI (µV)
100
150
09415-118
10
–50
図 23.入力オフセットの分布
Rev. A
0
0.2
図 25.入力オフセット・ドリフトの分布
50
–100
–0.2
OFFSET DRIFT (µV/°C)
図 22.同相モード・ステップ応答(立上がり)
0
–150
–0.4
－ 9/12 －
09415-117
5
AD8219
動作原理
アンプ・コア
電源接続
一般的なアプリケーションでは、AD8219 はシャント抵抗を流れ
る負荷電流により発生する小さな差動入力電圧を増幅します。
AD8219 は高い同相モード電圧(最大 80 V)を除去して、A/Dコン
バータ(ADC)にインターフェースするグラウンド基準のバッファ
された出力を提供します。図 26 に、AD8219 の簡略化した回路
図を示します。
AD8219 は LDOを内蔵しているため、VS ピンを入力に接続する
か、または別電源をピン 2 (VS) に接続してデバイスへ電源を供
給することができます。電源ピンの入力範囲は、4 V～80 Vの入
力同相モード範囲に一致します。 VS が常に+IN ピンにまたは
4 V～80 Vの範囲の別低インピーダンス電源に接続されている必
要があります。VS ピンを未接続のままにすることはできません。
出力のクランピング
4V TO 80V
GND
アプリケーション内で入力同相モード電圧が 5.6 V を超えると、
AD8219 の内蔵 LDO 出力も最大値 5.6 V に到達するため、これ
が AD8219 の最大出力範囲になります。一般的なアプリケーシ
ョンでは、AD8219 出力はコンバータにインターフェースされ
ますが、AD8219 出力電圧が 5.6 V にクランプされるため、ADC
入力は過電圧により損傷を受けることはありません。
R4
ILOAD
LDO
SHUNT
V1
OUT
+IN
R2
4V
TO
80V
R3
AD8219
GND
出力直線性
09415-024
LOAD
R1
–IN
V2
図 26.簡略化した回路図
AD8219は、ディファレンス・アンプとして使用しています。伝
達関数は次式で表されます。
すべての電流検出アプリケーションでは、入力差動電圧または
入力同相モード電圧の有無によらず、規定の出力直線性を電流
センサーで維持することが重要です。AD8219 は、差動入力電
圧が非常に小さい場合でも、非常に優れた入力―出力間の直線
性を維持します。
0.7
OUT = (R4/R1) × (V1 − V2)
抵抗 R4とR1は0.01%以内で一致し、値はそれぞれ1.5 MΩと25
kΩです。これは、AD8219の入力から出力までの全ゲインが60
V/Vであることを意味します。一方、V1 とV2との電位差はシャ
ント抵抗両端の電圧(VIN)になります。このため、AD8219 の入
力と出力の間の伝達関数は、
OUTPUT VOLTAGE (V)
0.6
OUT = (60) × (VIN)
AD8219 は入力差動信号を正確に増幅し、4 V～80 V の範囲の高
電圧同相モードを除去します。
メイン・アンプでは、新しいゼロ・ドリフト・アーキテクチャを
採用して、温度安定性のブレークスルーを提供します。オフセ
ット・ドリフトは±100 nV/°C (typ)以下であり、これにより最適
な精度とダイナミックレンジが実現されています。
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
DIFFERENTIAL INPUT VOLTAGE (mV)
10
09415-127
VS
図 27.小さい差動入力でのゲイン直線性(typ)
VCM = 4 V～80 V
AD8219 は、同相モードが存在しても、入力電位差が 1 mV 以上
であれば正しい電圧を出力します。AD8219 は、同相モード電
圧があっても、非常に小さい差動入力で動作できるため、すべ
ての電流検出アプリケーションで、最適なダイナミック・レン
ジ、精度、柔軟性を提供することができます。
Rev. A
－ 10/12 －
AD8219
アプリケーション情報
モーター・コントロールでの電流検出
ハイサイド電流検出
この構成では、シャント抵抗はバッテリ電圧を基準とします(図
28 参照)。高電圧が電流検出アンプに入力されます。シャントが
バッテリを基準とする場合、AD8219 はリニアなグラウンド基
準のアナログ出力を発生します。
ILOAD
AD8219 は、モーター・コントロール・アプリケーションでの
ハイサイド電流検出に対して実用的で正確なソリューションを
提供します。シャント抵抗がバッテリを基準とし、かつ電流が
単方向に流れる場合(図 30 参照)、バッテリ電圧が 4 V～80 Vで
あるかぎり、AD8219 は電源ピンの追加なしで電流をモニタす
ることができます。
BATTERY
SHUNT
LOAD
IMOTOR
–IN
+IN
AD8219
VS
OUT
VS
図 28 では、電源ピン(VS)が正の入力 (+IN) ピンに直接接続されて
います。このモードでは、入力ピンの同相モード電圧が 4 V～80
Vであるかぎり、内蔵LDOからAD8219 の電源を供給します。さ
らに、VS に 4 V～80 Vの別電源を接続することもできます( 図
29 参照)。
ILOAD
LOAD
–IN
+IN
AD8219
VS
OUT
GND
09415-029
4V
TO
80V
図 29.スタンドアロン別電源による動作
Rev. A
OUT
GND
図 28.バッテリ基準のシャント抵抗
SHUNT
MOTOR
AD8219
09415-026
GND
4V
TO
80V
–IN
+IN
－ 11/12 －
09415-027
4V
TO
80V
図 30.モーター・コントロールでのハイサイド電流検出
AD8219
外形寸法
3.20
3.00
2.80
8
3.20
3.00
2.80
1
5
5.15
4.90
4.65
4
PIN 1
IDENTIFIER
0.65 BSC
0.95
0.85
0.75
15° MAX
1.10 MAX
0.40
0.25
6°
0°
0.23
0.09
0.80
0.55
0.40
COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA
10-07-2009-B
0.15
0.05
COPLANARITY
0.10
図 31.8 ピン・ミニ・スモール・アウトライン・パッケージ[MSOP]
(RM-8)
寸法: mm
オーダー・ガイド
Model1
Temperature Range
Package Description
Package Option
Branding
AD8219BRMZ
AD8219BRMZ-RL
−40°C to +125°C
−40°C to +125°C
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]
8-Lead Mini Small Outline Package [MSOP]
RM-8
RM-8
Y3S
Y3S
1
Z = RoHS 準拠製品
Rev. A
－ 12/12 －