MAX4373/MAX4374/MAX4375：低成本微功耗高端电流检测解决方案

在电子设备的设计中，对电池或直流电流的监测至关重要，特别是在笔记本电脑、手机等便携式设备中。今天我们要介绍的 MAX4373/MAX4374/MAX4375 系列芯片，就是一款专为满足这些需求而设计的低成本、微功耗高端电流检测解决方案。

文件下载：MAX4374.pdf

芯片概述

MAX4373/MAX4374/MAX4375 是一系列集成了高端电流检测放大器、带隙基准和比较器的芯片，具有锁存输出功能。其电压输出特性消除了增益设置电阻的需求，使得它在电池或直流电流监测关键的系统中表现出色。高端电流监测在电池供电系统中尤为有用，因为它不会干扰电池充电器的接地路径。

该系列芯片的输入共模范围为 0 至 +28V，与电源电压无关，这确保了即使在电池深度放电时，电流检测反馈仍然有效。此外，MAX4373/MAX4374/MAX4375 的比较器输出是锁存的，提供了一个不会振荡的关断标志。MAX4374/MAX4375 还包含第二个比较器，可用于窗口检测功能。

产品特性

高集成度

集成了电流检测放大器、内部比较器和带隙基准，提供了高精度的电流检测解决方案。输入失调电压最大为 1mV，满量程精度最大为 2%，内部带隙基准精度为 ±1.6%。

宽共模范围

+2V 至 +28V 的共模范围，功能可低至 0V，与电源电压无关，确保在电池深度放电时仍能进行电流监测。

低功耗

仅消耗 50µA 的电源电流，采用单 +2.7V 至 +28V 工作电源，有助于延长电池寿命。

多种增益版本

提供三种不同的增益版本（+20V/V、+50V/V、+100V/V），支持不同尺寸的电池组，满足各种应用需求。

锁存比较器输出

消除了振荡问题，确保系统的稳定性。

应用领域

该系列芯片适用于多种应用场景，包括笔记本电脑、便携式/电池供电系统、智能电池组/充电器、手机、电源管理系统、通用系统/板级电流监测以及精密电流源等。

电气特性

绝对最大额定值

芯片的各个引脚和参数都有明确的绝对最大额定值，如 VCC、RS+、RS - 至 GND 的电压范围为 -0.3V 至 +30V，OUT 至 GND 的电压范围为 -0.3V 至较小值等。在设计时，必须确保芯片的工作条件不超过这些额定值，以免造成永久性损坏。

电气参数

涵盖了工作电压范围、共模输入范围、电源电流、泄漏电流、输入偏置电流、增益、满量程检测电压、输入失调电压等多个参数。例如，工作电压范围为 2.7V 至 28V，电源电流典型值为 50µA，最大为 100µA。

典型工作特性

文档中给出了多个典型工作特性曲线，如电源电流与共模电压、电源电压的关系，总输出误差与电源电压、检测电压的关系等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解芯片在不同工作条件下的性能表现，从而进行合理的设计和优化。

引脚描述

不同型号的芯片引脚功能有所差异，但总体上包括电源电压输入（VCC）、电压输出（OUT）、比较器输入（CIN1、CIN2）、接地（GND）、复位输入（RESET）、开漏比较器输出（COUT1、COUT2）以及外部检测电阻的连接引脚（RS+、RS -）等。了解这些引脚的功能对于正确使用芯片至关重要。

详细设计指导

推荐组件值选择

在选择组件值时，需要根据应用需求确定合适的增益版本和检测电阻值。首先，根据公式 (V{OUT }=V{SENSE } × A{V}) 选择满足应用要求的最大输出电压所需的增益版本，其中 VSENSE 为满量程检测电压，AV 为芯片的增益。然后，根据公式 (R{SENSE(MAX)}=frac{V{SENSE(MAX)}}{I{LOAD}}) 计算检测电阻的最大值，以确保 RS+ 和 RS - 之间的差分电压不超过满量程检测电压。同时，应选择尽可能高的电阻值，以最大化 VSENSE 并最小化总输出误差。

过流保护电路

使用 MAX4373 可以控制外部 P 沟道 MOSFET 实现过流保护。在过载条件下，MAX4373 控制的 MOSFET 会打开电流路径，其比较器的锁存输出可防止电路振荡。通过按下按钮可以在过流条件后重置电流路径。

窗口检测电路

对于需要进行窗口检测的应用，可以使用 MAX4375 构建简单的电路。通过设置不同的负载电流阈值（IOVER 和 IUNDER），可以实现对电流的窗口检测。

电源旁路

建议使用至少 0.1µF 的陶瓷电容将 VCC 旁路到 GND，以隔离芯片免受电源电压瞬变的影响。对于高速 VCC 瞬变，可以在 VCC 引脚串联一个电阻和一个 0.1µF 的电容，形成 RC 时间常数，减缓瞬变的上升时间。

上电复位

RESET 引脚用于控制比较器 1 的锁存功能。在上电时，为了防止误锁存，必须将 RESET 保持低电平，直到 VCC 电源上升到最小工作电压 2.7V 以上。可以通过添加 RC 电路来实现这一功能。

总结

MAX4373/MAX4374/MAX4375 系列芯片以其高集成度、宽共模范围、低功耗和多种增益版本等特性，为电池和直流电流监测提供了一种简单而有效的解决方案。在实际设计中，工程师可以根据具体应用需求，合理选择组件值，设计过流保护和窗口检测电路，并注意电源旁路和上电复位等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用这款芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。