MAX9928/MAX9929：高性能電流感測放大器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計領(lǐng)域，尤其是涉及電池管理和電流監(jiān)測的應(yīng)用中，選擇一款合適的電流感測放大器至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討Maxim Integrated推出的MAX9928/MAX9929系列低功耗、單/雙向、高端電流感測放大器，看看它能為我們的設(shè)計帶來哪些驚喜。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9928/MAX9929專為筆記本電腦、手機和其他便攜式設(shè)備中的電池充電和放電電流監(jiān)測而設(shè)計。它具有-0.1V至+28V的寬輸入共模電壓范圍，這一特性使得即使測量導(dǎo)軌接地短路，電流感測信息仍能保持準確，而且該范圍與電源電壓無關(guān)。其供電電流低至20μA，輸入失調(diào)電壓（VOS）小于0.4mV，增益精度優(yōu)于1.0%。

該系列有兩種版本可供選擇：MAX9928F具有電流輸出，跨導(dǎo)比為5μA/mV，可通過外部電阻將輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，實現(xiàn)可調(diào)增益；MAX9929F則具有電壓輸出，集成了10kΩ輸出電阻，固定電壓增益為50V/V。此外，數(shù)字SIGN輸出可指示電流流向，方便用戶利用整個ADC輸入范圍測量充電和放電電流。

二、產(chǎn)品特性亮點

寬輸入范圍與低功耗

• 寬共模范圍：-0.1V至+28V的共模范圍，使其能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的電源環(huán)境，無論是低壓還是高壓系統(tǒng)都能穩(wěn)定工作。
• 低功耗設(shè)計：僅20μA的靜態(tài)供電電流，對于電池供電的便攜式設(shè)備來說，大大延長了電池續(xù)航時間，符合節(jié)能設(shè)計的趨勢。

高精度性能

• 低輸入失調(diào)電壓：最大0.4mV的輸入失調(diào)電壓，確保了測量的準確性，減少了誤差的引入。
• 高增益精度：增益精度優(yōu)于1%，這在需要精確測量電流的應(yīng)用中至關(guān)重要，能夠提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

靈活的輸出配置

• 跨導(dǎo)和增益版本可選：用戶可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇MAX9928F的電流輸出或MAX9929F的電壓輸出，滿足不同系統(tǒng)的接口要求。
• SIGN輸出指示電流極性：方便用戶實時了解電流的流向，對于電池充電和放電狀態(tài)的監(jiān)測非常有用。

小封裝優(yōu)勢

提供超小型的3x2 UCSP（1mm x 1.5mm）和8引腳μMAX封裝，節(jié)省了電路板空間，適合對尺寸有嚴格要求的便攜式設(shè)備設(shè)計。而且UCSP封裝與MAX4372在引腳布局上兼容，方便工程師進行產(chǎn)品升級和替換。

三、詳細的電氣特性

直流特性

• 輸入失調(diào)電壓（Vos）：在不同的共模電壓和溫度條件下，Vos的表現(xiàn)有所不同。例如，在VRs+ = 3.6V、TA = +25°C時，Vos典型值為±0.1mV，最大為±0.4mV；在TA從-40°C到+125°C的范圍內(nèi)，Vos會有所增大。
• 共模輸入范圍（VCMR）：為-0.1V至+28V，能夠適應(yīng)廣泛的電壓變化，保證了在不同電源電壓下的正常工作。
• 共模抑制比（CMRR）：在不同的共模電壓和溫度條件下也有不同的表現(xiàn)。例如，在2V ≤ VRs+ ≤ 28V、TA = +25°C時，CMRR典型值為104dB，表現(xiàn)非常出色，能夠有效抑制共模干擾。

交流特性

• -3dB帶寬（BW）：MAX992_F在VSENSE = 50mV時，-3dB帶寬為150kHz，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的帶寬要求。
• 輸出建立時間（tSET）：在不同的輸入電壓階躍下，輸出能夠快速穩(wěn)定。例如，在VRs+ = 3.6V、CLOAD = 10pF、RoUT = 10k（MAX9928F）的條件下，VSENSE從5mV到50mV階躍時，tSET為6μs。

四、典型應(yīng)用場景

便攜式設(shè)備電池管理

在筆記本電腦、智能手機等便攜式設(shè)備中，準確監(jiān)測電池的充電和放電電流是保證電池安全和延長使用壽命的關(guān)鍵。MAX9928/MAX9929的寬輸入范圍和高精度特性，能夠?qū)崟r、準確地監(jiān)測電池的充放電狀態(tài)，為電池管理系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

通用系統(tǒng)電流監(jiān)測

在各種電子系統(tǒng)中，對電路板級的電流進行監(jiān)測可以幫助工程師及時發(fā)現(xiàn)電路中的故障和異常情況。MAX9928/MAX9929可以方便地集成到系統(tǒng)中，實現(xiàn)對電流的實時監(jiān)測。

智能電池組和充電器

對于智能電池組和充電器，需要精確控制充電和放電過程，以確保電池的安全和性能。MAX9928/MAX9929的SIGN輸出可以指示電流方向，幫助充電器判斷電池的充電和放電狀態(tài)，實現(xiàn)智能充電管理。

超級電容器充放電監(jiān)測

在一些需要臨時或應(yīng)急能量存儲的系統(tǒng)中，超級電容器被廣泛應(yīng)用。MAX9928/MAX9929的寬輸入共模電壓范圍從-0.1V到28V，能夠適應(yīng)超級電容器的電壓變化，實時監(jiān)測其充放電狀態(tài)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

五、設(shè)計注意事項

選擇合適的感測電阻（RSENSE）

• 電壓損失：高RSENSE值會導(dǎo)致電源電壓因IR損失而下降，為了減少電壓損失，應(yīng)選擇盡可能低的RSENSE值。
• 精度要求：高RSENSE值可以使較低的電流測量更加準確，因為當感測電壓較大時，失調(diào)的影響會相對減小。
• 效率和功耗：在高電流水平下，RSENSE中的I2R損耗可能會很顯著，因此在選擇電阻值和功耗（瓦數(shù)）額定值時需要考慮這一點。同時，要避免感測電阻過熱導(dǎo)致其阻值漂移。
• 電感問題：如果ISENSE中有較大的高頻分量，應(yīng)盡量降低電感。線繞電阻的電感最高，金屬膜電阻相對較好，而低電感金屬膜電阻是更好的選擇。

關(guān)于SIGN輸出

在電池供電系統(tǒng)中，SIGN輸出可以用于判斷電池是充電還是放電。但需要注意的是，當VSENSE在-1.8mV至-1.2mV之間時，SIGN輸出可能無法正確指示負載電流的方向。如果不需要電流方向信息，可以不連接SIGN引腳。

六、總結(jié)

MAX9928/MAX9929電流感測放大器以其寬輸入范圍、低功耗、高精度和靈活的輸出配置等優(yōu)點，在電池管理、電流監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢。電子工程師在設(shè)計相關(guān)電路時，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和設(shè)計要求，充分發(fā)揮該系列產(chǎn)品的特性，實現(xiàn)高效、可靠的電流感測和監(jiān)測功能。同時，在實際應(yīng)用中，要注意選擇合適的感測電阻和正確處理SIGN輸出等問題，以確保設(shè)計的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用過程中是否也遇到過類似的電流感測放大器選擇和設(shè)計問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。