用兩個單向電流檢測放大器組成一個雙向電流檢

摘要：許多電池電流監(jiān)測應(yīng)用中需要雙向電流檢測功能，以測量電池的充電和放電電流。本文介紹了怎樣用兩個單向電流檢測放大器，比如MAX4172和MAX4173，組成一個雙向電流檢測放大器。

概述

許多電流檢測應(yīng)用中需要雙向電流檢測功能，例如：將一臺筆記本電腦接交流電時，交流適配器向筆記本電腦供電并為電池充電。為了防止電池過熱需要監(jiān)測電池的充電電流，并保證交流適配器提供的總輸入功率不要超過UL標(biāo)準(zhǔn)限制。同樣，在無法使用交流適配器，需要由電池供電時，需要監(jiān)測電池的放電電流，以提供電量計量和有效的負(fù)載功率管理。圖1所示電路是電流檢測放大器在電池充/放電系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。


圖1. 筆記本電腦中的電池充/放電典型電路

組成雙向電流檢測放大器

MAX4172、MAX4173和MAX4073都是提供電流輸出的單向電流檢測放大器。MAX4172采用μMAX?封裝，在整個工業(yè)級溫度范圍內(nèi)具有1.6mV最大失調(diào)(SOIC封裝為0.75mV VOS)和±2%最大增益誤差。MAX4173采用SOT23封裝，最大失調(diào)電壓為3mV，通過內(nèi)部12kΩ負(fù)載電阻可將電流輸出轉(zhuǎn)換成電壓輸出；MAX4073采用SC70封裝。以上三種放大器均具有較寬的信號頻帶，在模擬控制環(huán)路中極具競爭力。

這些器件的電壓輸入、電流輸出功能使其能夠經(jīng)過配置后廣泛用于各種電流檢測產(chǎn)品。例如，可以用兩個單向電流檢測放大器—MAX4172或MAX4173—組成雙向電流檢測放大器(圖2)。


圖2. 兩個電路均為由單向電流檢測放大器組成的雙向電流檢測電路

當(dāng)VRS+ > VRS-時(電池為負(fù)載供電)，器件A工作；當(dāng)VRS- > VRS+時(交流適配器向電池充電)，器件B工作。利用一個通用的運算放大器將兩個放大器的輸出電流轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?。VREF設(shè)置0電流對應(yīng)的輸出電壓(0檢測電壓)。器件A工作時，輸出電壓高于VREF，而當(dāng)器件B工作時，輸出電壓低于VREF。在MAX4172電路中使Ra ≠ Rb，可以設(shè)置不同的正向(充電)電流增益和反向(放電)電流增益。

MAX4173電路中，在反饋支路使用1nF電容穩(wěn)定控制回路。由于器件B的GND端被運算放大器輸出調(diào)制，作用在MAX4173的VCC應(yīng)至少比MAX4230最大輸出電壓高出3V，這個值是保證器件正常工作所需的供電電壓。

圖3、圖4分別表示MAX4172和MAX4173電路的傳輸特性。

MAX4172電路的工作條件：

VBAT = 8V
MAX4172和MAX4230的VCC = 3.3V
Ra = Rb = 1kΩ
VREF = 1.2V


圖3. MAX4172的傳輸特性曲線

MAX4173電路的工作條件：

VBAT = 8V
MAX4173的VCC = VBAT
MAX4230的VCC = 5V
VREF = 1.5V


圖4. MAX4173電路的傳輸特性曲線

Maxim也提供集成的雙向電流檢測放大器：

• MAX4081：76V雙向電流檢測放大器。
• MAX4069–MAX4072：24V雙向電流檢測放大器有/無內(nèi)置基準(zhǔn)