用兩個單向電流檢測放大器組成一個雙向電流檢測放大器

摘要：許多電池電流監測應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標準限制。同樣，在無法使用交流適配器，需要由電池供電時，需要監測電池的放電電流，以提供電量計量和有效的負載功率管理。圖1所示電路是電流檢測放大器在電池充/放電系統中的典型應用。


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，在整個工業級溫度范圍內具有1.6mV最大失調(SOIC封裝為0.75mV VOS)和±2%最大增益誤差。MAX4173采用SOT23封裝，最大失調電壓為3mV，通過內部12kΩ負載電阻可將電流輸出轉換成電壓輸出；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過配置后廣泛用于各種電流檢測產品。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VRS+ > VRS-時(電池為負載供電)，器件A工作；當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換成適當的輸出電壓。VREF設置0電流對應的輸出電壓(0檢測電壓)。器件A工作時，輸出電壓高于VREF，而當器件B工作時，輸出電壓低于VREF。在MAX4172電路中使Ra ≠ Rb，可以設置不同的正向(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電容穩定控制回路。由于器件B的GND端被運算放大器輸出調制，作用在MAX4173的VCC應至少比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/無內置基準