MAX9928/MAX9929：高性能電流感測(cè)放大器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，精確監(jiān)測(cè)電流是至關(guān)重要的，尤其是在筆記本電腦、手機(jī)等便攜式設(shè)備中，對(duì)電池充放電電流的監(jiān)測(cè)更是關(guān)鍵。今天我們就來(lái)深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX9928/MAX9929電流感測(cè)放大器，看看它有哪些獨(dú)特的性能和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

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產(chǎn)品概述

MAX9928/MAX9929是低成本、單/雙向、高端電流感測(cè)放大器，專(zhuān)為監(jiān)測(cè)筆記本電腦、手機(jī)和其他便攜式設(shè)備中的電池充放電電流而設(shè)計(jì)。它具有以下顯著特點(diǎn)：

• 寬輸入共模電壓范圍：輸入共模電壓范圍為 -0.1V 至 +28V，且該范圍與電源電壓無(wú)關(guān)，即使測(cè)量軌接地短路，也能確保電流感測(cè)信息的準(zhǔn)確性。
• 低功耗：靜態(tài)電源電流僅為 20μA，非常適合對(duì)功耗要求較高的便攜式設(shè)備。
• 高精度：輸入失調(diào)電壓（VOS）小于 0.4mV，增益精度優(yōu)于 1.0%，能夠提供精確的電流測(cè)量。
• 多種輸出類(lèi)型：MAX9928F 具有電流輸出，跨導(dǎo)比為 5μA/mV；MAX9929F 具有電壓輸出，集成了 10kΩ 輸出電阻，固定電壓增益為 50V/V。
• 電流方向指示：數(shù)字 SIGN 輸出可指示電流流向，用戶(hù)可以利用整個(gè) ADC 輸入范圍來(lái)測(cè)量充電和放電電流。
• 廣泛的溫度范圍：在 -40°C 至 +125°C 的汽車(chē)溫度范圍內(nèi)完全規(guī)格化，適用于各種惡劣環(huán)境。
• 小封裝形式：提供 6 凸點(diǎn) UCSP?（1mm x 1.5mm）和 8 引腳 μMAX? 封裝，節(jié)省電路板空間。

電氣特性

直流特性

• 輸入失調(diào)電壓（VOS）：在不同的輸入共模電壓和溫度條件下，VOS 的最大值有所不同。例如，在 TA = +25°C、VRS+ = 3.6V 時(shí)，VOS 典型值為 ±0.1mV，最大值為 ±0.4mV；在 TA = -40°C 至 +125°C 時(shí)，最大值為 ±0.8mV。
• 共模輸入范圍（VCMR）：為 -0.1V 至 +28V，確保了在寬電壓范圍內(nèi)的準(zhǔn)確測(cè)量。
• 共模抑制比（CMRR）：在不同的輸入共模電壓和溫度條件下，CMRR 有所變化。例如，在 2V ≤ VRS+ ≤ 28V、TA = +25°C 時(shí)，CMRR 典型值為 93dB，最大值為 104dB。
• 增益和跨導(dǎo)：MAX9929F 的電壓增益為 50V/V，MAX9928F 的跨導(dǎo)為 5μA/mV，且增益和跨導(dǎo)的精度在不同條件下也有相應(yīng)的保證。

交流特性

• -3dB 帶寬（BW）：MAX992_F 在 VSENSE = 50mV 時(shí)，-3dB 帶寬典型值為 150kHz。
• 輸出建立時(shí)間（tSET）：在不同的輸入電壓階躍和負(fù)載條件下，輸出建立到最終值的 1%所需的時(shí)間不同。例如，在 VRS+ = 3.6V、CLOAD = 10pF、ROUT = 10kΩ 時(shí)，MAX992_F 從 VSENSE = 5mV 到 50mV 階躍的建立時(shí)間典型值為 6μs。
• SIGN 比較器傳播延遲：在不同的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓下，SIGN 比較器從低到高和從高到低的傳播延遲不同。例如，過(guò)驅(qū)動(dòng)為 1mV 時(shí)，從低到高的傳播延遲典型值為 80μs，從高到低的傳播延遲典型值為 50μs。

工作原理

電流通過(guò)感測(cè)電阻產(chǎn)生感測(cè)電壓 VSENSE，比較器感測(cè) VSENSE 的方向，并通過(guò)控制 S1 和 S2 開(kāi)關(guān)來(lái)配置放大器以處理正或負(fù)的感測(cè)電壓。對(duì)于正的 VSENSE 電壓，放大器的反相輸入為高阻抗，輸出驅(qū)動(dòng) Q1 的基極，使電流通過(guò) RG1；對(duì)于負(fù)的 VSENSE 電壓，放大器的同相輸入為高阻抗，輸出驅(qū)動(dòng) Q1 的基極，使電流通過(guò) RG2。晶體管 Q2 和電流鏡將電流放大 M 倍。

應(yīng)用信息

選擇感測(cè)電阻（RSENSE）

在選擇 RSENSE 時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)因素：

• 電壓損失：高 RSENSE 值會(huì)導(dǎo)致電源電壓因 IR 損失而下降，為了減少電壓損失，應(yīng)使用最低的 RSENSE 值。
• 精度：高 RSENSE 值可以更準(zhǔn)確地測(cè)量較低的電流，因?yàn)楫?dāng)感測(cè)電壓較大時(shí)，失調(diào)的影響會(huì)變得不那么顯著。
• 效率和功耗：在高電流水平下，RSENSE 中的 I2R 損失可能會(huì)很顯著，因此在選擇電阻值和功耗（瓦數(shù)）額定值時(shí)需要考慮這一點(diǎn)。此外，如果感測(cè)電阻過(guò)熱，其值可能會(huì)漂移。
• 電感：如果 ISENSE 中有較大的高頻分量，應(yīng)保持電感低。繞線(xiàn)電阻的電感最高，而金屬膜電阻稍好一些。低電感金屬膜電阻是可用的，它們是一條直的金屬帶，而不是像金屬膜或繞線(xiàn)電阻那樣繞在芯上。

在超級(jí)電容器系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于 MAX9928/MAX9929 的輸入共模電壓范圍從 -0.1V 到 28V，它們非常適合用于需要使用超級(jí)電容器進(jìn)行臨時(shí)或應(yīng)急能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用。一些現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)使用多法拉（1F - 50F）電容器組來(lái)提供足夠的能量，即使主電源被移除或暫時(shí)禁用，也能保持關(guān)鍵系統(tǒng)的運(yùn)行。與電池不同，這些電容器可以完全放電到 0V，MAX9928/MAX9929 可以持續(xù)監(jiān)測(cè)它們的健康狀況和充放電狀態(tài)。

總結(jié)

MAX9928/MAX9929 電流感測(cè)放大器以其寬輸入共模電壓范圍、低功耗、高精度和多種輸出類(lèi)型等優(yōu)點(diǎn)，為便攜式設(shè)備和其他應(yīng)用中的電流監(jiān)測(cè)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和感測(cè)電阻，以實(shí)現(xiàn)精確的電流測(cè)量和控制。你在使用類(lèi)似的電流感測(cè)放大器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。