max4080典型应用电路 - 全文

　　一、MAX4080高精度单向电流检测放大器电路

　　检流放大器在放大微弱的差分电压的同时能够抑制输入共模电压，该功能类似于传统的差分放大器，但两者有一个关键区别：对于检流放大器而言，所允许的输入共模电压范围可以超出电源电压（VCC）。例如，当MAX4080检流放大器工作在VCC=5V时，能够承受76V的输入共模电压。采用独立的放大器架构，电流检测放大器不会受电阻不匹配造成的共模抑制（CMRR）的影响。MAX4080具有100dB（最小值）的直流CMRR，而基于传统运放的差分放大器则受CMRR限制，其有效输入VOS通过信号链路是被放大。

　　

　　图1.MAX4080高精度单向电流检测放大器

　　通过校准提高精度MAX4080检流放大器具有精密的输入失调电压（VOS），25°C时最大值为±0.6mV，在整个-40°C至+125°C温度范围内，最大值为±1.2mV。但是，许多应用需要更高的电流测量精度，因此需要对输入VOS做进一步校准。这种校准通过在生产过程中测量VOS并

　　将结果存储在固件中实现。利用所存储的数据，当设备在现场投入实际使用时，可以在数字域调整VOS。为便于生产，校准的首选方案是：在负载电流为零（零输入差分电压）时测量VOS。可以测量输出VOS并在以后的测量数据中减去该电压。不幸的是这种方法存在一个缺点，由于VOL（最低输出电压）和输入VOS相互影响，输出电压可能无法精确地反映输入VOS。所有单电源供电放大器均存在这一问题。

　　以增益为20的MAX4080T为例，并假设输入VOS为零，此时放大器输出的测量值应该为零。而实际情况是：即使在零输入差分电压下，放大器也不能保证输出电压低于15mV（10µA吸电流）。如果直接把测量到输出电压用于VOS校准，放大器的输入VOS为0.75mV（15mV/20=0.75mV）。

　　同样，如果MAX4080T具有VOL=0，则正电压输入VOS应该产生正的输出VOS。而负电压输入VOS则不会“反映到”输出端，因为放大器不能产生低于地电位的输出电压。这样，在零输入差分电压下，不能通过“直接”测量输出电压来校准输入VOS。

　　二、MAX4080、MAX4081高边电流检测放大器

　　MAX4080/MAX4081是两种高侧电流检测放大器，输入电压范围4.5V至76V，非常适合于电信、汽车、底板及其它需要严密监视高压电流的系统。MAX4080只适用于单向电流检测，而MAX4081可进行双向电流检测。通过MAX4081的单一输出引脚，便可连续监视从充电到放电整个变化过程，无须额外的极性输出。MAX4081还要求用一个外部基准来设定零电流时的输出电平（VSENSE=0V）。反映充电电流大小的输出电压范围在VREF与VCC之间，而反映放电电流大小的输出电压在VREF与GND之间。

　　此组芯片76V的输入电压范围完全与电源电压（VCC）和共模输入电压（VRS+）无关，最大限度地扩大了其应用范围。由于高侧电流检测不干扰被测负载的地线，使得MAX4080/MAX4081广泛适用于高电压系统中。

　　三档不同增益（5V/V、20V/V、60V/V，分别用后缀F，T，S表示）和用户自选的外部检测电阻相组合，很容易自行设定满量程电流以及与之成正比的输出电压。MAX4080/MAX4081为用户提供了一种高度集成的简单、精确和紧凑的电流检测方案。

　　MAX4080/MAX4081可工作于4.5V至76V单电源，仅需电源电流75µA。两种器件均满足汽车级工作温度范围（-40°C至+125°C），提供8引脚µMAX®或SO封装。

　　

　　关键特性

　　共模输入电压范围宽，4.5V至76V

　　双向或单向ISENSE

　　价格低廉、结构紧凑的电流检测方案

　　三档增益可选

　　5V/V（MAX4080F/MAX4081F）

　　20V/V（MAX4080T/MAX4081T）

　　60V/V（MAX4080S/MAX4081S）

　　±0.1%满量程精度

　　100µV低输入失调电压

　　独立的工作电源电压

　　电源电流75µA（MAX4080）

　　用于双向OUT的参考输入（MAX4081）

　　提供8引脚µMAX封装

　　三、基于AT89S52程控开关稳压电源设计

　　基于AT89S52开关稳压电源主要以集成脉宽调制芯片UC3842、MAX4080及相关外围电路组成。单片机控制电源系统具有“+”和”一”步进功能，步进幅度为1V。AT89S52控制继电器电路实现电路过流保护功能，能实时显示输出电压和电流。经过实验测试系统具有较高的电压调整率和负载调整率，并具有很高的效率。

　　采用AT89S52单片机为控制核心，对普通的开关电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。设计中采用隔离变压器将市电变压后通过整流滤波送至DC-DC升压变换器，经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。

　　

　　1.1、DC-DC主回路拓扑

　　采用UC3842和MAX4080构成一转换电路。UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。电流控制型升压DC-DC转换电路，外接元器件少、控制灵活、成本低，输出功率容易做到100W以上。当然，一转换电路也可以采用成品模块，若用PI公司生产的DPA一SWitch设计开关电源具有集成度高、外围电路简单、发热量少、性指标优良。

　　由UC3842设计的一升压电路直接用误差信号控制电感峰值电流，间接地控制PWM脉冲宽度，达到控制输出端电压的目的。开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感储存能量并释放能量。当开关管导通时，电感充电，把能量储存L在中。当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管把储存的电能释放到输出电容器中。输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制。具体设计电路如图所示。

　　

　　1.2、保护电路

　　在大电流的情况下容易损坏芯片，所以需要对大电流的情况给予电路保护。设计中采用单片机控制继电器

　　的通断来控制电路中的电流，对输出电路电流采样，采样值与额定值比较，反馈比较电路如图所示，当电流大于2.5A时，则产生信号使单片机进入中断处理程序，使继电器起动，实现DC一DC电路的断电，从而达到保护电路的作用。单片机控制电路如图所示。该方案中单片机控制继电器的吸合时间短，而且易于实现。

　

　　

　　1.3程序设计

　　在设计好相关电路的基础上，通过编程由单片机对开关电源进行智能控制。系统由单片机AT89S52控制，电源系统具有”+”和”一”步进功能，步进幅度为1V。同时AT89S52结合继电器等电路实现了电路过流保护功能，并且能实时显示开关电源的输出电压和电流。程序总流程图和中断流程图如图所示。

　　

　　四、新型矿用本安电源保护电路

　　新型矿用本要电源保护电路如图1所示。电路中采用了U1，U2两片TL431，其中U1给整个电路提供10V电源（由R2和R3确定电源电压），使用时在电源输入端（VCC）外接一个适当阻值的限流电阻，保证通过U1的电流为20MA左右；U2用作2．5V的电压比较基准源。电流检测采用MAX4080SASA芯片和50MΩ的检测电阻，高精度电流检测芯片直接输出电压信号，提供高达60倍的放大倍数，当通过1A电流时，对地输出电压的大小为0．05Ω×1A×60＝3．00V。电压检测信号由外部电阻分压后通过SIN端输入，采用LM339（U4）作为核心比较器，用最终比较的结果驱动三极管V2，由V2输出保护信号VOUT。在实际应用过程中电路应外接低导通电阻的Ｐ沟道场效应管实现保护功能。

　　

　　图1新型矿用本安电源保护电路

　　保护原理：由图1可知，一旦后级负载过流，会导致U4A翻转，输出低电平，一方面通过二极管D2将三极管V2的基级电压拉低，保护输出信号VOUT值则会变高，实现保护；另一方面，使三极管V1饱和导通，电源电压VCC直接加到电容C3上，瞬间完成充电，即电源电压直接加到比较器的引脚10上，而比较器引脚11的电压为6．2V左右，一旦引脚10电压高于引脚11的电压，强制比较器U4D翻转输出低电平，通过二极管D3将V2基极电压拉低，实现保护。R8的作用是防止V1关断时有微弱的漏电流给C3充电。当出现过流并被保护后，短路电流立即消失，U4A恢复输出高电平，C3停止充电；因为C3的电压不会突变，所以U4D仍然输出低电平，持续保护，同时C3通过D1和R11开始放电，此时比较器引脚11上的电压为1．25V左右；当电容C3放电至低于1．25V时，U4D翻转输出高电平，输出恢复正常。若过流负载不拆除，则会形成振荡，拆除后即可自动恢复正常工作。检测到过压后，比较器U4C翻转输出低电平，控制VOUT输出高电平，实现过压保护。