MAX9928/MAX9929：高性能电流感测放大器的卓越之选

在电子设备的设计中，精确监测电流是至关重要的，尤其是在笔记本电脑、手机等便携式设备中，对电池充放电电流的监测更是关键。今天我们就来深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX9928/MAX9929电流感测放大器，看看它有哪些独特的性能和应用优势。

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产品概述

MAX9928/MAX9929是低成本、单/双向、高端电流感测放大器，专为监测笔记本电脑、手机和其他便携式设备中的电池充放电电流而设计。它具有以下显著特点：

• 宽输入共模电压范围：输入共模电压范围为 -0.1V 至 +28V，且该范围与电源电压无关，即使测量轨接地短路，也能确保电流感测信息的准确性。
• 低功耗：静态电源电流仅为 20μA，非常适合对功耗要求较高的便携式设备。
• 高精度：输入失调电压（VOS）小于 0.4mV，增益精度优于 1.0%，能够提供精确的电流测量。
• 多种输出类型：MAX9928F 具有电流输出，跨导比为 5μA/mV；MAX9929F 具有电压输出，集成了 10kΩ 输出电阻，固定电压增益为 50V/V。
• 电流方向指示：数字 SIGN 输出可指示电流流向，用户可以利用整个 ADC 输入范围来测量充电和放电电流。
• 广泛的温度范围：在 -40°C 至 +125°C 的汽车温度范围内完全规格化，适用于各种恶劣环境。
• 小封装形式：提供 6 凸点 UCSP™（1mm x 1.5mm）和 8 引脚 μMAX® 封装，节省电路板空间。

电气特性

直流特性

• 输入失调电压（VOS）：在不同的输入共模电压和温度条件下，VOS 的最大值有所不同。例如，在 TA = +25°C、VRS+ = 3.6V 时，VOS 典型值为 ±0.1mV，最大值为 ±0.4mV；在 TA = -40°C 至 +125°C 时，最大值为 ±0.8mV。
• 共模输入范围（VCMR）：为 -0.1V 至 +28V，确保了在宽电压范围内的准确测量。
• 共模抑制比（CMRR）：在不同的输入共模电压和温度条件下，CMRR 有所变化。例如，在 2V ≤ VRS+ ≤ 28V、TA = +25°C 时，CMRR 典型值为 93dB，最大值为 104dB。
• 增益和跨导：MAX9929F 的电压增益为 50V/V，MAX9928F 的跨导为 5μA/mV，且增益和跨导的精度在不同条件下也有相应的保证。

交流特性

• -3dB 带宽（BW）：MAX992_F 在 VSENSE = 50mV 时，-3dB 带宽典型值为 150kHz。
• 输出建立时间（tSET）：在不同的输入电压阶跃和负载条件下，输出建立到最终值的 1%所需的时间不同。例如，在 VRS+ = 3.6V、CLOAD = 10pF、ROUT = 10kΩ 时，MAX992_F 从 VSENSE = 5mV 到 50mV 阶跃的建立时间典型值为 6μs。
• SIGN 比较器传播延迟：在不同的过驱动电压下，SIGN 比较器从低到高和从高到低的传播延迟不同。例如，过驱动为 1mV 时，从低到高的传播延迟典型值为 80μs，从高到低的传播延迟典型值为 50μs。

工作原理

电流通过感测电阻产生感测电压 VSENSE，比较器感测 VSENSE 的方向，并通过控制 S1 和 S2 开关来配置放大器以处理正或负的感测电压。对于正的 VSENSE 电压，放大器的反相输入为高阻抗，输出驱动 Q1 的基极，使电流通过 RG1；对于负的 VSENSE 电压，放大器的同相输入为高阻抗，输出驱动 Q1 的基极，使电流通过 RG2。晶体管 Q2 和电流镜将电流放大 M 倍。

应用信息

选择感测电阻（RSENSE）

在选择 RSENSE 时，需要考虑以下几个因素：

• 电压损失：高 RSENSE 值会导致电源电压因 IR 损失而下降，为了减少电压损失，应使用最低的 RSENSE 值。
• 精度：高 RSENSE 值可以更准确地测量较低的电流，因为当感测电压较大时，失调的影响会变得不那么显著。
• 效率和功耗：在高电流水平下，RSENSE 中的 I²R 损失可能会很显著，因此在选择电阻值和功耗（瓦数）额定值时需要考虑这一点。此外，如果感测电阻过热，其值可能会漂移。
• 电感：如果 ISENSE 中有较大的高频分量，应保持电感低。绕线电阻的电感最高，而金属膜电阻稍好一些。低电感金属膜电阻是可用的，它们是一条直的金属带，而不是像金属膜或绕线电阻那样绕在芯上。

在超级电容器系统中的应用

由于 MAX9928/MAX9929 的输入共模电压范围从 -0.1V 到 28V，它们非常适合用于需要使用超级电容器进行临时或应急能量存储系统的应用。一些现代工业系统使用多法拉（1F - 50F）电容器组来提供足够的能量，即使主电源被移除或暂时禁用，也能保持关键系统的运行。与电池不同，这些电容器可以完全放电到 0V，MAX9928/MAX9929 可以持续监测它们的健康状况和充放电状态。

总结

MAX9928/MAX9929 电流感测放大器以其宽输入共模电压范围、低功耗、高精度和多种输出类型等优点，为便携式设备和其他应用中的电流监测提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，工程师可以根据具体需求选择合适的型号和感测电阻，以实现精确的电流测量和控制。你在使用类似的电流感测放大器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。