【经验】如何实现高精度的智能照明电流采样？

时间： 2019-07-11 来源：世强作者：风起云扬

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随着IOT的蓬勃发展，作为其中一个重要分支，智能照明也风生水起，迅速壮大。这其中，一般会用到对电流的采样，以用于检测灯的状态或计量等。对于我们工程师而言，那么问题来了，220VAC供电的，交流、高压且经常有干扰，如何实现照明电流的采样？

一、选择先进的芯片方案SI8920：

SILICON LABS是世界知名的精密混合信号芯片方案提供商。其新近推出的专门用于分流电阻电流测试隔离放大器Si8920，是测量照明电流的绝佳之选。具体理由如下：

1、它采用了高标准的隔离技术。对于市电供电的产品或设备的电流采样而言，首先要考虑的，就是抗干扰，而使用隔离技术，则可以很好的将因干扰而带来的危险干掉。Si8920隔离放大器采用Silicon Labs专有的隔离技术。它支持UL1577，高达5.0 kVrms的耐压。与其他隔离技术相比，该技术可实现更高的性能，降低随温度和时间的变化，零件间的匹配更紧密，寿命更长。

2、它具备特色的放大功能。在分流电阻的选择上，为了低功耗及减少发热灯，一般会选用较小阻值参数，比如1mΩ，10mΩ，100mΩ等，一般不会太大，但这会给后级电路处理带来麻烦，而选用了Si8920则不用担心这个问题，它的输入电压仅要求为±100 mV（A系列）或±200 Mv（B系列），内置了8.1倍或16.2倍的放大器。如此，即使是较小的分流电阻，我们在Si8920输出端，也能得到约1.6V的电压、方便数模转换。

3、它支持输入信号高带宽。Si8920内置放大器带宽为950KHz，因此，对于处理50Hz，或60Hz的市电来说，完全没有问题。

4、它极低延时、精度高。Si8920具有非常低的信号延迟特性，仅0.75us，可允许控制系统快速响应故障条件或负载变化。

5、体积小、占用空间小、系统成本低。Si8920采用DIP-8，或SOIC-16封装，与传统的互感器方案相比，明显体积要小很多，这刚好满足照明领域对电路板小体积的要求。

图1：SI8920内部结构框图

综上述，Si8920是一款性能优异、有特色的分流电阻电流隔离放大器，可以完全胜任对于照明电流的采样。

二、采用可靠的电路并设定正确使用参数：

如下图2，是Silicon Labs推荐的原理图，AIP、AIN接到照明电路的分流电阻上，AOP、AON接到模数转换电路上。各器件参数，可参考图中参数。另外，还有如下电气参数要注意：

• VDDA对GNDA，使用范围3.0V~5.5V；

• VDDB对GNDB，使用范围3.0V~5.5V；

• AIN：AIP输入范围：±100 mV（A系列）或±200 Mv（B系列）；

• AIN、AIP对GNDA的共模电压：-0.2V~1.0V；

图2：Silicon Labs推荐原理图

三、使用注意事项：

为了减少噪声影响、保证采样精度，在电路设计、布线时，要注意以下事项：

• 接在分流电阻两端的AIP和AIN，应尽可能靠近分流电阻的每一端，因为走线电阻会给测量带来误差。

• Si8920的输入是差分的，PCB回溯到输入引脚应该平行运行。这确保了在高压侧出现的任何大的噪声瞬变都等效地耦合到AIP和AIN引脚，并且将被Si8920作为共模信号抑制掉。

以上便是正确使用Si8920进行照明电流的采样，或者类似的分流电阻电流的采样所需要的用到的隔离放大器，电路，参数及注意事项。如果还有疑问，请给文章留言，我们会全力协助大家用好包括Si8920在内的任何世强代理的器件。另，如果感觉本文对大家有帮助，请不要忘记点击收藏并点赞，TKS~

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duanmaxie Lv8. 研究员 2017-12-03

学习一下
仙人掌66 Lv3 2017-12-03

介绍的资料很实用，就是不知道单价如何。现在LED电源都很成熟了，有的为了降低成本，已经是烂大街的价格了。
ken2089 Lv4. 资深工程师 2017-12-03

好资料，感谢分享
BATI Lv7. 资深专家 2017-12-02

siliconlabs有很多好产品，如果再加强在国内的技术支持，就更好了
用户61977029 Lv7. 资深专家 2017-12-02

自带放大很不错

5454547 Lv8. 研究员 2017-12-02

感谢分享
zhangwy Lv4. 资深工程师 2017-12-02

不错
叵仄兮 Lv7. 资深专家 2017-12-02

感谢分享
Felix Lv4. 资深工程师 2017-12-01

写的很好
用户56731903 Lv9. 科学家 2017-12-01

学习了！

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变频器电机相电流检测方案采用电流检测电阻R（SENSE）+HCPL-7840电流检测光耦实现，想更换一款可pin to pin替代HCPL-7840的隔离器件，请问是否有合适型号推荐？

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2017-05-05 - 技术问答

Si8921/22隔离放大器数据手册

描述- Si8921/22是一款隔离式模拟放大器，适用于测量电流分流电阻上的电压或传感器与控制系统之间的隔离。该产品具有低电压差分输入、低信号延迟、高共模瞬态免疫等特点，适用于工业、混合动力汽车和可再生能源逆变器、电机控制与驱动系统等领域。

型号- SI8921AB-AS,SI8922AB-IS,SI8922BB-AS,SI8921BD-IS4,SI8921AD-IS4,SI8921AB-IS,SI8921A,SI8922B,SI8922BB-IS,SI8922AD-AS4,SI8922A,SI8921B,SI8922BD-IS4,SI8921AD-AS4,SI8921,SI8922,SI8922AD-IS4,SI8921BB-IS,SI8922BD-AS4,SI8922AB-AS,SI8921BD-AS4,SI8921BB-AS

June, 2021 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 0.8 代理服务技术支持批量订货

Silicon Labs（芯科科技）Si8921隔离模拟放大器数据手册

描述- Si8921 Isolated Amplifier for Current Shunt Measurement Data Sheet.

型号- SI8921AD,SI8921BD,SI8921,SI8921BD-IS4,SI8921AD-IS4,SI8921A,SI8921B

2018年2月 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 0.1 代理服务技术支持批量订货

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型号- ACPL-C79A,ACPL-C790,ADIAD202,SI8663,ACPL-780,HCPL-7840,TI ISO-124,ACPL-790

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2/13 - SILICON LABS - 技术文档 - Rev. 0.2 代理服务技术支持批量订货

Silicon Labs（芯科科技）Si8931隔离模拟放大器数据手册

描述- Si8931 Isolated Amplifier for Voltage Measurement Data Sheet.

型号- SI8931,SI8931D-IS4,SI8931D

2018年5月29日 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev.0.2 代理服务技术支持批量订货

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描述- 本资料主要讲述的内容是关于Silicon Labs（芯科科技）隔离技术及产品的介绍。

型号- SI86XXT,SI8285,SI8286,SI86XX,SI87XX,SI823X,SI88XX,SI8920,SI838X,SI827X,SI826X,SI875X,SI890X

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型号- SI89XX SERIES,SI8941,SI8931,SI8921,SI8932,SI8922,SI893X,SI892X,SI8946,SI8935,SI8947,SI8936,SI894X,SI8937

2020/10/11 - SILICON LABS - 应用笔记或设计指南 - Rev. 0.1 代理服务技术支持批量订货

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描述- Si8920是一款隔离式模拟放大器，适用于测量电流分流电阻上的电压或传感器与控制系统之间的隔离。它具有低电压差分输入、低延迟、高共模瞬态免疫等特点，支持高达5.0 kVrms的耐压能力。该产品广泛应用于工业和汽车领域。

型号- SI8920,SI8920BD-IS,SI8920AC-IS,SI8920BC-IS,SI8920BC-AP,SI8920AD-IS,SI8920BC-IP,SI8920B,SI8920A,SI8920AC-IP

January 2019 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.03 代理服务技术支持批量订货查看更多版本

Si8920数据表

描述- Si8920是一款隔离式模拟放大器，适用于测量电流分流电阻上的电压或传感器与控制系统之间的隔离。它具有低电压差分输入、低信号延迟、高共模瞬态免疫等特点，支持高达5.0 kVrms的耐压能力。该产品广泛应用于工业和汽车领域。

型号- SI8920BD-IS,SI8920BC-AP,SI8920BC-IPR,SI8920AD-IS,SI8920AD-ISR,SI8920B,SI8920A,SI8920AC-IP,SI8920,SI8920BC-APR,SI8920BC-IP,SI8920AC-IPR,SI8920BD-ISR

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型号- SI8920BD-IS,SI8920BC-AP,SI8920BC-IPR,SI8920AD-IS,SI8920AD-ISR,SI8920B,SI8920A,SI8920AC-IP,SI8920,SI8920BC-APR,SI8920BC-IP,SI8920AC-IPR,SI8920BD-ISR

April 2018 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.01 代理服务技术支持批量订货