MAX44285：高精度高壓電流檢測(cè)放大器的卓越之選

在電子工程師的日常工作中，電流檢測(cè)放大器是不可或缺的重要元件。今天，我們要深入探討的就是 Maxim Integrated 推出的一款高性能產(chǎn)品——MAX44285 雙通道高精度高壓電流檢測(cè)放大器。

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產(chǎn)品概述

MAX44285 具有諸多令人矚目的特性。它是一款雙通道高端電流檢測(cè)放大器，具備高精度的規(guī)格參數(shù)。其輸入失調(diào)電壓（VOS）最大不超過(guò) 12μV，增益誤差最大不超過(guò) 0.1%。輸入共模電壓范圍為 2.7V 至 76V，小信號(hào)帶寬達(dá) 80kHz，非常適合與 SAR ADC 配合用于多通道復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該放大器的工作溫度范圍為 -40°C 至 +125°C，提供 8 凸點(diǎn)晶圓級(jí)封裝（WLP）和 8 引腳 μMAX 封裝，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

MAX44285 的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了基站和通信設(shè)備、電源管理系統(tǒng)、服務(wù)器背板以及工業(yè)控制與自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域。在這些應(yīng)用場(chǎng)景中，它能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)電流，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要支持。

突出優(yōu)勢(shì)與特性

寬輸入共模電壓范圍

2.7V 至 76V 的輸入共模電壓范圍，使得它可以適應(yīng)不同的電源電壓，無(wú)論是低至 2.7V 的電池供電系統(tǒng)，還是高于電源電壓的高壓系統(tǒng)，都能實(shí)現(xiàn)有效的電流檢測(cè)。

低輸入失調(diào)電壓和增益誤差

低至 12μV（最大值）的輸入失調(diào)電壓和 0.1%（最大值）的增益誤差，確保了檢測(cè)結(jié)果的高精度，能夠滿(mǎn)足對(duì)電流檢測(cè)精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

多種增益選項(xiàng)

提供了 12.5V/V（MAX44285L）、20V/V（MAX44285T）、50V/V（MAX44285F）和 100V/V（MAX44285H）四種增益選項(xiàng)，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求靈活選擇合適的增益，以獲得最佳的輸出電壓。

小尺寸封裝

1mm x 2mm 的 8 凸點(diǎn) WLP 和 8 引腳 μMAX 封裝，節(jié)省了電路板空間，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

電氣特性詳解

直流特性

• 電源電壓：在 2.7V 至 5.5V 之間，由電源抑制比（PSRR）保證其穩(wěn)定性。
• 電源電流：在 +25°C 時(shí)最大為 1300μA，在 -40°C 至 +125°C 溫度范圍內(nèi)最大為 1500μA。
• 電源抑制比（PSRR）：在 2.7V ≤ VDD ≤ 5.5V 時(shí)，典型值為 120dB，最小值為 110dB。
• 輸入共模電壓范圍：由共模抑制比（CMRR）保證在 2.7V 至 76V 之間。
• 輸入偏置電流和失調(diào)電流：輸入偏置電流最大為 65μA，輸入失調(diào)電流最大為 1100nA。
• 輸入泄漏電流：在 VDD = 0V，VRS+ = 76V 時(shí)，最大為 6μA。
• 共模抑制比（CMRR）：在 4.5V < VRS+ < 76V 時(shí)，典型值為 140dB，最小值為 125dB。
• 輸入失調(diào)電壓：在 +25°C 時(shí)最大為 ±12μV，在 -40°C 至 +125°C 溫度范圍內(nèi)最大為 ±25μV。
• 輸入失調(diào)電壓漂移：最大為 130nV/°C。

交流特性

• 信號(hào)帶寬：在所有增益配置下，當(dāng) VSENSE > 5mV 時(shí)，-3dB 帶寬為 80kHz。
• 交流電源抑制比（AC PSRR）：在 f = 200kHz 時(shí)，為 40dB。
• 交流共模抑制比（AC CMRR）：在 f = 200kHz 時(shí)，對(duì)于 1mV 正弦波為 54dB，對(duì)于 20mV 正弦波為 47dB。
• 輸出瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間：在 ?VOUT = 2V P - P 時(shí)，14 位穩(wěn)定時(shí)間為 2μs。
• 電容負(fù)載穩(wěn)定性：使用 250Ω 隔離電阻時(shí)，最大電容負(fù)載為 20nF；不使用隔離電阻時(shí)，最大電容負(fù)載為 200pF。
• 輸入電壓噪聲密度：在 f = 1kHz 時(shí)，為 45nV/√Hz。
• 總諧波失真（THD）：在 f = 1kHz，VOUT = 1V P - P 時(shí)，為 63dB。
• 上電時(shí)間：最大為 200μs。
• 飽和恢復(fù)時(shí)間：最大為 10μs。

典型工作特性

文檔中給出了多個(gè)典型工作特性的圖表，如輸入失調(diào)電壓直方圖、輸入失調(diào)與共模電壓的關(guān)系、增益誤差與共模電壓的關(guān)系、輸入失調(diào)與溫度的關(guān)系、增益誤差與溫度的關(guān)系、交流共模抑制比與頻率的關(guān)系、交流電源抑制比與頻率的關(guān)系、電源電流與電源電壓的關(guān)系、輸出電壓高與源電流的關(guān)系、增益與頻率的關(guān)系、電源電流與溫度的關(guān)系、輸出電壓低與灌電流的關(guān)系等。這些圖表直觀地展示了 MAX44285 在不同條件下的性能表現(xiàn)，工程師可以根據(jù)這些特性來(lái)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

引腳配置與功能

MAX44285 的引腳配置清晰明了，不同封裝的引腳功能也一一對(duì)應(yīng)。例如，RS1+ 和 RS1 - 分別為通道 1 外部電阻的電源側(cè)和負(fù)載側(cè)連接引腳，VDD 為電源電壓引腳，OUT1 和 OUT2 分別為通道 1 和通道 2 的輸出引腳，GND 為接地引腳。了解這些引腳的功能對(duì)于正確連接和使用該放大器至關(guān)重要。

詳細(xì)工作原理

MAX44285 通過(guò)監(jiān)測(cè)流經(jīng)電流檢測(cè)電阻（RSENSE）的電流，并放大電阻兩端的電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)。內(nèi)部運(yùn)算放大器 A1 迫使電流通過(guò)內(nèi)部增益電阻 RG11，使得其電壓降等于外部檢測(cè)電阻兩端的電壓降（VSENSE）。內(nèi)部電阻 RG12 與 RG11 阻值相同，以減小誤差。電流通過(guò) RG11 后，由高壓 p 溝道 FET 提供源電流，該電流流經(jīng)第二個(gè)增益電阻 R01，產(chǎn)生電壓 VR01 = VSENSE × R01 / RG11。輸出電壓 VOUT1 由第二個(gè)運(yùn)算放大器 A2 以增益 (1 + RF1 / R01) 產(chǎn)生。通道 2 的工作原理類(lèi)似。不同型號(hào)的 MAX44285 通過(guò)不同的增益設(shè)置電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的總增益。

應(yīng)用信息與設(shè)計(jì)建議

推薦元件值選擇

在選擇電流檢測(cè)電阻（RSENSE）時(shí)，需要考慮多個(gè)因素。理想情況下，最大負(fù)載電流應(yīng)在 RSENSE 兩端產(chǎn)生滿(mǎn)量程檢測(cè)電壓。根據(jù)不同的增益選項(xiàng)，滿(mǎn)量程檢測(cè)電壓分別為 200mV（增益 12.5V/V）、125mV（增益 20V/V）、50mV（增益 50V/V）和 25mV（增益 100V/V）。同時(shí)，要確保 RSENSE 能夠承受其自身的 I2R 損耗，避免因功率過(guò)大導(dǎo)致電阻值漂移或損壞。

選擇檢測(cè)電阻的標(biāo)準(zhǔn)

• 電壓損失：為了減少電源電壓的 IR 損耗，應(yīng)選擇盡可能低的 RSENSE 值。
• 精度：較高的 RSENSE 值可以使較低的電流測(cè)量更加準(zhǔn)確，因?yàn)楫?dāng)檢測(cè)電壓較大時(shí)，失調(diào)的影響會(huì)相對(duì)較小。
• 效率和功率損耗：在高電流水平下，RSENSE 的 I2R 損耗可能會(huì)很顯著，因此需要考慮電阻的功率損耗和額定功率。
• 電感：如果檢測(cè)電流包含較大的高頻成分，應(yīng)選擇低電感的電阻，如低電感的金屬膜電阻。
• 消除寄生電阻誤差：為了避免寄生走線電阻對(duì)檢測(cè)電壓造成誤差，可以使用四端電流檢測(cè)電阻或 Kelvin（強(qiáng)制和檢測(cè)）PCB 布局技術(shù)。

基站應(yīng)用電路示例

在基站系統(tǒng)中，需要監(jiān)測(cè)功率放大器中的電流，MAX44285 憑借其高電壓共模特性和極低的輸入失調(diào)電壓，成為了理想的選擇。極低的輸入失調(diào)電壓可以減小外部檢測(cè)電阻的值，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能。

訂購(gòu)信息

MAX44285 提供了多種型號(hào)供選擇，不同型號(hào)具有不同的增益和封裝形式。同時(shí)，帶有“+”標(biāo)志的型號(hào)表示為無(wú)鉛/符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的封裝。工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和環(huán)保要求來(lái)選擇合適的型號(hào)。

總結(jié)

MAX44285 雙通道高精度高壓電流檢測(cè)放大器以其卓越的性能、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和豐富的特性，為電子工程師在電流檢測(cè)方面提供了一個(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)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，合理選擇增益、檢測(cè)電阻等參數(shù)，充分發(fā)揮 MAX44285 的優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中，是否遇到過(guò)類(lèi)似放大器的其他問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。