MAX9610：鋰離子電池精密電流檢測放大器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計中，尤其是那些依賴鋰離子電池供電的便攜式設(shè)備，對電流的精確檢測至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一款由MAXIM推出的高性能電流檢測放大器——MAX9610。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9610是一款高端電流檢測放大器，具有高精度、超低靜態(tài)電流和小尺寸的特點(diǎn)。它的輸入失調(diào)電壓（VOS）小于500μV（最大值），增益誤差小于0.5%（最大值），而靜態(tài)電源電流僅為1μA。該器件提供兩種小巧的封裝形式：1mm x 1.5mm的μDFN封裝和5引腳的SC70封裝，非常適合用于筆記本電腦、手機(jī)、相機(jī)、個人數(shù)字助理（PDA）以及所有鋰離子（Li+）電池供電的便攜式設(shè)備。

二、關(guān)鍵特性

2.1 超低功耗

1μA（最大值）的超低靜態(tài)電源電流，能夠顯著延長電池的使用壽命，這對于依靠電池供電的設(shè)備來說是一個非常重要的優(yōu)勢。

2.2 高精度

• 低輸入失調(diào)電壓：最大500μV的輸入失調(diào)電壓，允許在全負(fù)載電流測量時使用小至25mV - 50mV的滿量程VSENSE電壓，從而實(shí)現(xiàn)極低的電壓降。
• 低增益誤差：增益誤差小于0.5%（最大值），確保了測量的準(zhǔn)確性。

2.3 寬輸入共模范圍

輸入共模電壓范圍為1.6V - 5.5V，非常適合監(jiān)測單節(jié)鋰離子電池的電流。鋰離子電池在充滿電時為4.2V，正常使用時約為3.6V，待充電時小于2.9V。

2.4 多種增益版本

提供三種增益版本可供選擇：25V/V（MAX9610T）、50V/V（MAX9610F）和100V/V（MAX9610H），為外部電流檢測電阻的選擇提供了靈活性。

2.5 小尺寸封裝

采用微小的6引腳μDFN（1mm x 1.5mm x 0.8mm）和5引腳SC70封裝，節(jié)省了電路板空間。

三、電氣特性

3.1 絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。例如，RS+、RS - 到GND的電壓范圍為 - 0.3V至 + 6V，OUT到GND的電壓范圍同樣為 - 0.3V至 + 6V等。在設(shè)計電路時，必須確保所有輸入和輸出電壓都在這些額定值范圍內(nèi)。

3.2 電氣參數(shù)

• 電源電流：在不同的輸入電壓和溫度條件下，電源電流有所不同。例如，在VRS+ = 3.6V、TA = + 25°C時，電源電流典型值為0.6μA。
• 共模輸入范圍：1.6V - 5.5V，保證了在該范圍內(nèi)的正常工作。
• 共模抑制比（CMRR）：在1.6V < VRS+ < 5.5V、 - 40°C < TA < + 85°C的條件下，CMRR典型值為104dB，表明該器件對共模信號有很好的抑制能力。
• 增益和增益誤差：不同增益版本的增益準(zhǔn)確，增益誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。例如，在TA = + 25°C時，增益誤差最大為0.5%。

3.3 動態(tài)特性

• 小信號帶寬：隨著增益的增加，小信號帶寬逐漸減小。例如，當(dāng)VSENSE = 50mV、增益為25V/V時，帶寬為170kHz；增益為100V/V時，帶寬為60kHz。
• 輸出建立時間和上電時間：輸出建立時間（達(dá)到最終值的1%）在VSENSE = 25mV時為35μs，上電時間為100μs。

四、典型應(yīng)用電路與應(yīng)用場景

4.1 典型應(yīng)用電路

典型的應(yīng)用電路中，MAX9610通過檢測外部檢測電阻RSENSE上的電壓降來監(jiān)測負(fù)載電流。輸出電壓VOUT與負(fù)載電流ILOAD和檢測電阻RSENSE的乘積成正比。具體的電路連接可以參考數(shù)據(jù)手冊中的典型操作電路。

4.2 應(yīng)用場景

• 手機(jī)和相機(jī)：精確監(jiān)測電池電流，有助于優(yōu)化電池使用，延長設(shè)備的續(xù)航時間。
• 便攜式鋰離子電池供電系統(tǒng)：確保電池的安全和高效使用。
• 3.3V和5V電源管理系統(tǒng)：對電源電流進(jìn)行精確監(jiān)測和控制。
• PDA和USB端口：滿足這些設(shè)備對低功耗和高精度電流檢測的需求。

五、設(shè)計要點(diǎn)

5.1 檢測電阻的選擇

• 電壓損失：為了減少電源電壓的下降，應(yīng)選擇盡可能小的RSENSE值。因?yàn)楦逺SENSE值會由于IR損失導(dǎo)致電源電壓下降。
• 輸出擺幅與VSENSE：MAX9610的電源電壓就是輸入共模電壓，因此OUT電壓擺幅受到RS+最小電壓的限制。在選擇RSENSE時，應(yīng)確保VSENSE滿量程小于最小RS+電壓下的VOUT/增益。對于3.6V的電源電壓，建議為滿量程電流選擇能提供約120mV（增益為25V/V）、60mV（增益為50V/V）或30mV（增益為100V/V）檢測電壓的RSENSE。
• 精度：在線性區(qū)域內(nèi)，精度主要由輸入失調(diào)電壓（VOS）和增益誤差（GE）決定?？梢允褂镁€性方程VOUT = (Gain ± GE) × VSENSE ± (Gain x VOS)來計算總誤差。

5.2 開爾文連接

由于RSENSE上會有較大電流流過，為了消除寄生走線電阻對檢測電壓的影響，建議使用四端子電流檢測電阻或采用開爾文（強(qiáng)制和檢測）PCB布局技術(shù)。

5.3 可選輸出濾波電容

當(dāng)系統(tǒng)中使用了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣保持階段時，采樣電容會瞬間對OUT端加載，導(dǎo)致輸出電壓下降。如果采樣時間非常短（小于1微秒），可以考慮在OUT和GND之間使用陶瓷電容，以保持VOUT在采樣期間的穩(wěn)定。同時，這也會降低電流檢測放大器的小信號帶寬，減少OUT端的噪聲。

六、總結(jié)

MAX9610以其高精度、超低功耗和小尺寸的特點(diǎn)，成為了鋰離子電池供電設(shè)備中電流檢測的理想選擇。在設(shè)計過程中，合理選擇檢測電阻、采用正確的連接方式和考慮輸出濾波電容等因素，能夠充分發(fā)揮該器件的性能優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)精確的電流檢測和高效的電源管理。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體的設(shè)計需求，深入研究和運(yùn)用MAX9610，相信它會為你的設(shè)計帶來意想不到的效果。你在使用電流檢測放大器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。