INA240A1 电流采样放大器

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芯片简介

INA240A1 是一款适合高边电流检测的电流采样放大器。

它最突出的特点不是“能测电流”，而是在强 PWM 开关噪声环境下依然能稳定测流，很适合 Buck、Boost、四开关 Buck-Boost、电机驱动这类场景。

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这个芯片强在哪里

1. 增强型 PWM 抑制

普通电流采样芯片在 MOSFET 高频切换时，容易因为共模电压剧烈跳变导致输出乱跳。

INA240 的核心优势是 Enhanced PWM Rejection。

它内部专门针对功率开关切换时的共模扰动做了抑制，所以即使采样点挂在高边、母线电压剧烈变化，输出波形也会更平滑，更接近真实电流包络。

这对下面这些电路尤其关键：

• 电机驱动
• Buck / Boost
• 四开关 Buck-Boost
• 带 PWM 开关的功率回路

2. A1 增益档

INA240 有多个固定增益版本，A1 表示固定增益为 20 V/V。

例如采样电阻上的压降是 10mV，放大后输出变化量就是：

$$10mV\times 20=200mV$$

3. 宽共模输入范围

它支持较宽的共模输入范围，适合高边检测。

物理意义是：

• 采样电阻不必放在地线上
• 可以直接测高压母线侧电流
• 即使采样点电位随系统状态变化，芯片也仍然能正常工作

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这张电路里为什么这样接 REF1 和 REF2

这是这类电路里最关键的一点。

双向电流采样

如果需要同时测“正向电流”和“反向电流”，不能把输出零点放在 0V，否则负向电流没法表示。

所以常见做法是把输出基准抬到 ADC 中点附近。

图里：

• REF1 接 3.3VA
• REF2 接 GND

因此参考中心点被设置在中间电位，也就是大约 1.65V。

这样输出的物理意义就是：

• 电流为 0A 时，输出约为 1.65V
• 正向电流时，输出在 1.65V 基础上升高
• 反向电流时，输出在 1.65V 基础上降低

这就让 MCU 用一个 ADC 通道就能同时判断：

• 是在充电还是放电
• 是在送能还是回馈

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采样计算

假设采样电阻为：

$$R_{shunt}=1m\Omega$$

INA240A1 的增益为：

$$Gain=20$$

输出电压可以理解为：

$$V_{out}=I_{load}\times R_{shunt}\times 20+1.65V$$

例子

当电流为 +10A：

$$V_{out}=10A\times 0.001\Omega \times 20+1.65V=1.85V$$

当电流为 -10A：

$$V_{out}=-10A\times 0.001\Omega \times 20+1.65V=1.45V$$

所以 MCU 只要读取 ADC 电压，再减掉中点基准，就能换算出电流方向和大小。

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适合的应用场景

• 四开关 Buck-Boost 电流检测
• 电机相电流/母线电流检测
• 电池充放电电流检测
• 高边电流采样
• 存在强 PWM 开关噪声的功率系统

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一句话理解

INA240A1 本质上是一个专门为强开关噪声环境设计的高边双向电流采样放大器。

它的价值不只是“把毫伏级压降放大”，而是在 PWM 剧烈跳变时还能给 MCU 一个可用、稳定、方向可判定的电流信号。