在電子工程師的日常工作中，電流檢測是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，尤其是在高壓系統(tǒng)中，精確的電流監(jiān)測對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的兩款高性能電流檢測放大器：MAX4080和MAX4081。

文件下載：MAX4080TAUA+T.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX4080/MAX4081是Maxim Integrated推出的兩款高壓側(cè)電流檢測放大器，輸入電壓范圍為4.5V至76V，適用于電信、汽車、背板等需要高壓電流監(jiān)測的系統(tǒng)。其中，MAX4080用于單向電流檢測，MAX4081則支持雙向電流檢測。

二、產(chǎn)品特性

（一）寬輸入電壓范圍

獨(dú)立的4.5V至76V輸入共模范圍和工作電源電壓，可監(jiān)測低至4.5V的電池電流，也能在高于電源電壓的情況下進(jìn)行高壓側(cè)電流檢測，適用于多種高壓系統(tǒng)。

（二）高精度與低靜態(tài)電流

1. 高精度：±0.1%的滿量程精度和低至100μV的輸入失調(diào)電壓，滿足高精度應(yīng)用需求。
2. 低靜態(tài)電流：MAX4080僅消耗75μA的電源電流，有助于降低系統(tǒng)功耗。

   （三）多種增益版本

   提供5V/V、20V/V、60V/V三種增益版本（分別對應(yīng)后綴F、T、S），用戶可根據(jù)需求選擇合適的增益和外部檢測電阻，設(shè)置滿量程電流讀數(shù)和輸出電壓。

   （四）節(jié)省空間的封裝

   采用8引腳μMAX或SO封裝，減少了電路板空間占用。

三、電氣特性

（一）直流特性

1. 工作電壓與共模范圍：工作電壓范圍和共模范圍均為4.5V至76V。
2. 電源電流：MAX4080在無負(fù)載、VCC = VRS+ = 76V時(shí)，電源電流為75 - 190μA；MAX4081為103 - 190μA。
3. 增益與精度：不同增益版本對應(yīng)不同的滿量程檢測電壓，增益精度在不同溫度下有所差異，典型值在±0.1% - ±1.2%之間。
4. 輸入失調(diào)電壓：在不同溫度下，輸入失調(diào)電壓的最大值為±1.2mV。
5. 共模抑制比和電源抑制比：CMRR和PSRR的最小值分別為100dB和100dB，保證了在不同共模電壓和電源電壓變化時(shí)的性能穩(wěn)定性。

   （二）交流特性

6. 帶寬：MAX4080F/T/S的帶寬為250kHz，MAX4081F/T/S為150kHz。
7. 輸出設(shè)置時(shí)間：VSENSE在10mV至100mV變化時(shí)，輸出設(shè)置時(shí)間為20μs。
8. 容性負(fù)載穩(wěn)定性：可穩(wěn)定驅(qū)動500pF的容性負(fù)載。

四、工作原理

（一）MAX4080

電流從源端流經(jīng)檢測電阻RSENSE到負(fù)載，產(chǎn)生檢測電壓VSENSE。內(nèi)部檢測放大器的反相輸入端具有高阻抗，使得流經(jīng)RG2的電流可忽略不計(jì)。放大器的開環(huán)增益使同相輸入端電壓與反相輸入端相等，從而使RG1上的壓降等于VSENSE。內(nèi)部電流鏡將IRG1乘以電流增益因子β得到IA2，再經(jīng)放大器A2和A3將輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。不同增益版本的總增益不同，如MAX4080F為5V/V，MAX4080T為20V/V，MAX4080S為60V/V。

（二）MAX4081

其輸入級拓?fù)湓试S監(jiān)測通過檢測電阻的雙向電流。當(dāng)電流從RS+流向RS - 時(shí)，通過增加Q1和RG1的電流來匹配外部檢測電阻上的電壓降，保持內(nèi)部放大器A1輸入端子的電壓恒定，實(shí)現(xiàn)對檢測電壓的準(zhǔn)確測量。后續(xù)放大器階段將放大器A2的輸出信號電平轉(zhuǎn)換為參考電壓VREF，輸出引腳（OUT）的電壓在正檢測電壓時(shí)高于VREF，負(fù)檢測電壓時(shí)低于VREF，VSENSE為零時(shí)，VOUT等于VREF。

五、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）應(yīng)用場景

1. 汽車領(lǐng)域：可用于12V、24V或42V電池的電流測量、雙向電機(jī)控制等。
2. 電信與背板：適用于48V電信和背板的電流測量。
3. 電源管理系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對電源的精確監(jiān)測和管理。
4. 其他：如雪崩光電二極管和PIN二極管的電流監(jiān)測、通用系統(tǒng)/板級電流檢測等。

   （二）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5. 選擇檢測電阻
   • 電壓損失：為減少電源電壓的IR損失，應(yīng)選擇較低的Rsense值。
   • 精度：較高的RSENSE值可提高小電流測量的精度，建議為滿量程電流提供約1000mV（5V/V增益）、250mV（20V/V增益）或100mV（60V/V增益）的檢測電壓。
   • 效率與功耗：高電流時(shí)，Rsense的I2R損耗較大，需考慮電阻的功率耗散和溫度漂移問題。
   • 電感：當(dāng)ISENSE包含較大高頻分量時(shí)，應(yīng)選擇低電感的電阻，如低電感金屬膜電阻。同時(shí)，要注意消除寄生走線電阻對檢測電壓的影響，可采用四端子電流檢測電阻或Kelvin PCB布局技術(shù)。
6. 動態(tài)范圍考慮 對于MAX4081，由于輸出電壓范圍通常在REF至VCC和REF至GND之間不對稱，用戶需考慮雙向監(jiān)測電流的動態(tài)范圍，合理選擇電源電壓和參考電壓（REF），確保輸出擺幅足夠。
7. 電源旁路與接地 大多數(shù)應(yīng)用中，使用0.1μF陶瓷電容將VCC旁路到GND。若VCC會受到快速線路瞬變影響，可在電源線上添加串聯(lián)電阻（如1kΩ）與旁路電容配合使用，以減少輸出干擾。此外，該器件在布局和接地方面無需特殊考慮，但要注意減少系統(tǒng)中大充放電電流引起的誤差。

六、總結(jié)

MAX4080/MAX4081以其寬輸入電壓范圍、高精度、低功耗和多種增益選擇等優(yōu)勢，為高壓系統(tǒng)中的電流檢測提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需根據(jù)具體需求合理選擇檢測電阻、電源電壓和參考電壓，并注意布局和接地等問題，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。大家在使用這兩款放大器時(shí)，有沒有遇到過一些特別的問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。