MAX4172/MAX4173高端电流检测电路原理及规划

电流丈量技能具有极为广泛的运用，许多体系中都需求检测流入、流出电流的巨细。例如，电流维护/电流监测设备、4-20mA 电流环体系、可编程电流源、线性/开关形式电源、以及需求把握流入流出电流份额的充电器或电池电量计量器。因为许多运用是便携式的，因而电流检测电路还必须具有小体积、低功耗的特性。
高端/低端检流电路
低端检流电路的检流电阻串联到地(图1），而高端检流电路的检流电阻是串联到高电压端(图2）。两种办法各有特点：低端检流方法在地线回路中添加了额定的电阻，高端检流方法则要处理较大的共模信号。
图1 所示的低端检流运放以地电平作为参阅电平，检流电阻接在正相端。
运放的输入信号中的共模信号规模为：(GNDRSENSE*ILOAD）。虽然低端检流电路比较简单，但有几种毛病状况是低端检流电路检测不到的，这会使负载处于风险的状况，运用高端检流电路则可处理这些问题。
高端检流电路直接连到电源端，能够检测到后续回路的任何毛病并采纳相应的维护措施，特别适宜于自动操控运用领域，因为在这些运用电路中一般选用机壳作为参阅地。

传统高端检流电路
传统的高端/低端检流方法有多种完结计划，绝大多数根据分立或半分立元件电路。高端检流电路一般需求用一个精细运放和一些精细电阻%&&&&&%，最常用的高端检流电路选用差分运放做增益扩大并将信号电平从高端移位到参阅地(图3）： VO=IRS*RS；R1=R2=R3=R4 　　该计划已广泛运用于实践体系中，但该电路存在三个首要缺陷：
1）输入电阻相对较低，等于R1；
2）输入端的输入电阻一般有较大的差错值；
3）要求电阻的匹配度要高，以确保可接受的CMRR。任何一个电阻发生1%改变就会使CMRR 下降到46dB；0.1%的改变使CMRR 到达66dB，0.01%的改变使CMRR 到达86dB。高端电流检测需求较高的丈量技巧，这促进了高端检流集成电路的开展。而低端电流检测技能好像并没有相应的发展。

选用集成差分运放完结高端电流检测
选用差分运放进行高端电流检测的电路更便于运用，因为近期推出了许多种集成电路处理计划。%&&&&&%内部包括一个精细运放和匹配度很好的电阻，CMRR 高达105dB 左右。MAX4198/99 便是这样的产品，它的CMRR 为110dB，增益差错优于0.01%，并且选用小体积的8 引脚MMAX 封装。
专用高端检流电路内部包括了完结高端电流检测的一切功用单元，可在高达32V 的共模电压下检测高端电流，并供给与之成份额的、以地电平为参阅点的电流输出。需求对电流做准确丈量和操控的运用，如电源办理和电池充电操控，都适宜选用这种计划。
MAXIM 的高端检流运放中所运用的检流电阻放置在电源的高端和被检测电路的电源输入端之间，检流电阻放在高端不给地线回路添加额定阻抗，这项技能提高了整个电路的功能并简化了布版要求。
MAXIM 推出了一系列双向或单向电流检测IC，有些双向电流检测IC 内置检流电阻，可检测流入或流出被检电路的电流巨细并经过一个极性指示引脚显现电流方向。增益可调的电流检测IC、固定增益（+20V/V，+50V/V，或+100V/V）电流检测芯片或包括单双比较器的固定增益电流检测IC，都选用小体积封装，如SOT23，可满意对尺度要求严苛的运用。图4 是用MAX4173 构成的高端电流检测电路。

图中输出电压与检流电阻的关系式为：
Vo=RGD*(Iload*Rsense)/RG1)*B 式中B 为镜像电流系数
上式可进一步简化为:
Vo=Gain*Rsense*Iload;Gain= B*RGD/RG1 Gain 分别为：
20(MAX4173T)，50(MAX4173F)，100(MAX4173H).
经过以上计算公式可看出，CMRR 由内部集成检流电路的工艺决议(典型值>90dB），不再受外部电阻的影响。
选用集成检流电路有以下长处：
1、器材的一致性好
2、极好的温漂特性
3、体积小
4、低功耗
5、运用方便挑选检流电阻的留意事项
检流电阻RSENSE 应根据以下几条准则进行挑选：
1、电压损耗：检流电阻阻值过大会引起电源电压以IR 的数值下降。为了削减电压损耗，应选用小阻值的检流电阻。
2、精度：较大的检流电阻能够获得更高的小电流的丈量精度。这是因为检流电阻上的电压越大，运放的失调电压和输入偏置电流的影响就相对越小。
3、功率和功耗：当电流较大时，RSENSE 上的功耗I2R 就不能疏忽。在考虑检流电阻和功耗时，需求留意这一点。假如答应检流电阻发热，则电阻阻值可大一些。
4、电感：假如ISENSE 包括很多高频成分，则检流电阻的电感量要很小。线绕电阻的电感最大，金属膜电阻比较好。
5、本钱：假如适宜的检流电阻的价格太高，则可选用另一种代替计划(图5）。它选用电路板的印制线作为检流电阻。因为印制板铜线“电阻”并不准确，电路里需求一个电位器调理满量程电流值。别的，铜线的温漂较大(大约为0.4%/℃），在宽温度规模下作业的体系需求考虑这一点。

可调理的线性电流源
可调理线性电流源(图6)是运用高端电流检测器构成的一个典型运用电，IC1 将R1 电流转换成相应份额的电压信号，操控稳压芯片%&&&&&%2 发生一个安稳的输出电流，D/A 转换器能够供给IOUT 的数字操控。要到达12 BIT 精度(60mA 每LSB)的要求，可运用并行接口的MAX530 或串行接口的MAX531。10 BIT 精度(250mA 每LSB)，则可运用并行接口的MAX503 或串行接口的MAX504。