高低边电流检测
MAX4376-MAX4377-MAX4378高边电流检测
MAX4376/MAX4377/MAX4378 高边电流检测
该MAX4376/MAX4377/MAX4378 单，双和四精度高边电流检测放大器节省空间的封装。
它们的特点是缓冲电压输出，消除了对增益设置电阻
器的需要，并为今天的笔记本电脑，蜂窝电话的理想，并在目前的监测是至
关重要的其他系统。
这些精密设备提供三种固定增益为20，50 版本，和100
高边电流监测，特别是在电池供电系统非常有用，因为它不干扰地面
道路的电池充电器。
输入共模范围0 至+28 V 的电源电压是独立的，并确保电流检测反馈仍然是可行的，即使在连接到一个深度放电的电池组。
满量程电流值可以设置通过选择合适的电压增益和外部检测电阻。
这
种能力提供了集成性和灵活性高的水平，在一个简单和紧凑电流检测的解决
方案。
该MAX4376/MAX4377/MAX4378 工作在电源电压范围为+3 V 至+28 V，画出每个放大器的供应1mA 的电流，并在整个-40 度 C 汽车级温度范围内工作至+125 度 C 这些器件具有广泛的2MHz 的带宽，使它们成为内部电池充电器控制回路使用。
缓冲的输出驱动高达输出电流为2mA 成以地为参考的负载。
在MAX4376 可在一个很小的5 引脚SOT23 封装。
该
MAX4377/MAX4378 是节省空间的8 引脚μMAX®和14 引脚TSSOP 封装。
电流测量精度判定方法
电流测量精度判定方法
电流测量精度的判定方法包括以下步骤：
1. 设定适当的负载步长，从最低负载开始调节负载，使电流逐步增加到最大输出电流。
2. 使用等级的分流器和万用表FLUKE45测量模块的实际输出电流值。
3. 将实际输出电流值与监控测试软件（或监控单元）测得的电流值相减，得到ΔI。
4. 计算监控电流测量精度，即ΔI/额定输出电流。
5. 根据判定标准，如果精度符合测试说明，则为合格；否则为不合格。
具体指标可以参考规格书或企业标准。
在测试过程中，需要注意确保仪器使用范围内，不要超量程使用，同时也要注意安全，不要触摸电路或电路板。
测试前要确保电路和仪器处于正常状态，不要出现异常。
高低压设备检验与试验
目录1、第一部分高压开关设备、控制设备------------------------------------------------------------------ 12、第二部分高压电器元件-------------------------------------------------------------------------------- 43、第三部分低压成套开关设备-------------------------------------------------------------------------- 64、第四部分电器元件、高低压隔离开关、高压跌落式熔断器-------------------------------------- 10第一部分高压开关设备、控制设备1 总则本《检验与试验大纲》适用于3-10KV三相交流系统中的高压开关设备、控制设备及高压电器件的检验和试验，旨在公司按照国家、国标有关标准生产制造质量合格的高压开关设备。
2 引用标准GB/T2681-1996 电工成套装置中的线颜色GB/T2682-1981 电工成套装置中的指示灯按钮颜色GB4208-1993 外壳防护等级（IP代码）电工设备用机电元件基本试验规程与测量方法第二部分：一般检查、电连续性、接触电阻测试、绝缘试验和电压应力试验GB11022-1989 高压开关设备通用技术条件GB3906-1991 交流金属封闭开关设备GB311.1 高压输变电设备的绝缘配合GB1984-1998 交流高压断路器6 额定电压：高压开关设备的额定电压及最高电压表 1 KV7 高压开关设备：额定频率50Hz、额定绝缘水平表 2 KV注释：（1）栏I与II间的选择，应按GB311.1中3.1规定。
第二部分高压电器元件1 一般检验2 高压电器元件的耐受电压试验3 各类高压电器设备的雷电冲击耐受电压表 1 KV4各类高压电器设备的短时（1min）工频耐压（有效值）表 2 KV5 高压电流互感器一次线组的额定绝缘水平表 3 KV6 高压断路器的耐压试验按上表1、2进行外观质量按上（1一般检验）进行检验。
低边电流检测电路设计
低边电流检测电路设计1.引言1.1 概述概述低边电流检测电路是一种用于测量电路中电流的重要组成部分。
在很多应用中，需要对电路中的电流进行精确测量和监控，以确保电路的正常运行和保护电子设备的安全。
本文将介绍一个设计低边电流检测电路的方法和原理。
首先，我们将对该电路的设计目的进行讨论，明确需要实现的功能和性能要求。
接着，我们将详细阐述该电路的设计原理，包括基本的电流测量原理和相关的电子元器件理论知识。
在电路组成部分，我们将介绍所需的元件和其相互连接的方式。
这将包括电压源，电阻器和运放等组件的选择和安装。
我们还将讨论一些常见的电路配置和调整方法，以提高电流检测电路的精确度和可靠性。
最后，我们将通过实验结果来验证设计的有效性，并通过对实验数据的分析和总结，对低边电流检测电路的性能进行评估。
同时，我们还将展望未来对该电路的改进和优化方向。
通过本文的阅读，读者将能够了解低边电流检测电路的设计方法和实现原理，以及如何正确选择和配置相关的元器件。
同时，读者还将了解到该电路的应用前景和未来的发展方向。
希望本文对读者在电路设计和电流测量方面能够提供一定的指导和帮助。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍低边电流检测电路的设计原理、电路组成以及实验结果等内容。
第二部分为正文部分，将详细介绍低边电流检测电路的设计原理。
我们将首先阐述低边电流检测的概念及其在电子设备中的应用。
接着，我们将介绍低边电流检测电路的工作原理和基本原理，包括电流测量方法、电流放大技术等相关知识。
第三部分将重点讨论低边电流检测电路的电路组成。
我们将详细介绍电流检测元件的选择与设计，包括电流传感器、电流放大器、滤波器等。
此外，还将介绍电路的供电部分和输出部分的设计，以及对信号的处理和保护电路的设计。
第四部分为结论部分，将介绍实验结果的分析和总结。
我们将详细描述实验设计和实验结果，并对实验结果进行分析和讨论。
最后，我们将总结本文的研究内容，提出对未来研究方向的展望。
高边电流检测电路的一些体会
高边电流检测电路的一些体会2010-01-13 12:25前一段做一个项目，是关于高边电流检测，所谓高边电流检测，也就是在电源和负载之间进行电流检测；我们选择的MAXIM 的MAX9937.下面是他的介绍：Maxim Integrated Products推出微型高边检流放大器MAX9937，采用外部电阻设置电压增益，大大提高了设计灵活性。
MAX9937提供电池反向（错误）连接保护，还具有-20V至+40V感应电压及瞬态（抛负载）保护。
这些安全措施主要用于汽车电子控制单元（ECU），可检测控制电动助力转向、4轮驱动和防抱死刹车系统模块的电流，还可检测保险丝盒以监测故障。
MAX9937的输入共模范围为4V至28V，与VCC电源电压（2.7V至5.5V）无关。
当VCC为5V时，电源电流低至20 当VCC为0V时，检流电阻上的输入偏置电流仅为1^A,以使ECU关断期间电池消耗最小。
电压增益由两个外部电阻的分压比设置，精度与电阻有关。
输入失调电压（VOS）非常小，仅为±1.2mV（最大值）。
MAX9937提供微型、3mn K 3mm、5引脚SC70封装，封装无铅及卤化物，符合RoHS标准。
该放大器工作在-40 C至+125 C汽车级温度范围。
芯片起价为$0.58 （1000片起，美国离岸价）。
设计时一定要注意：1.采样输入端的电阻选择精度要高，如果不匹配容易产生误差。
2.该芯片是电流输出，所以输出管脚后面要加精密一点的电阻，电阻后面最好在加一个滤波电容。
其典型电路如下：高端电流检测放大器性能分析发布者：techshare 发布时间：2010-9-19 15:41关键字：电流检测，放大器在讨论器件功能时，检流放大器可以看作一个输入级浮空的仪表/差分放大器。
这意味着即使器件采用VCC=3.3V 或5V单电源供电，在输入共模电压远高于电源电压的条件下，器件仍然能够正常放大差分输入信号。
检流放大器的共模电压可以很高，例如可以高达28V（MAX4372 和MAX4173）或76V（MAX4080 和MAX4081）。
占用较少的单片机IO口就能够实现较多的按键功能
本文介绍两种方法解决＂如何占用较少的单片机I/O口就能够实现较多的按键功能？＂
方法一：二进制编码法
这个方法我在好几个产品上都用过，适合需要的按键不是太多的情况下使用.如果单片机有n 个I/O口,那么在理论上就可以实现2n—1个按键, 下面的电路图是利用3个I/O口实现6个按键的功能,每个按键代表1个二进制编码,如[ENT]键的编码是[0 0 1],其他按键以此类推。
方法二：Ａ／Ｄ值判断法
这个方法只占用单片机的１个Ａ／Ｄ输入口，就可以实现较多的按键功能.通过采样A/D值的大小就可以判断是哪个按键被按下,缺点是当多个按键同时按下时,容易判断出错.
本文简单介绍“低边与高边电流检测”的主要区别。
图B低边电流检测方案简单而且便宜，一般的运放器都可以实现此功能。
但是很多应用无法接受检测电阻Rs引入的地线干扰问题，负载电流较大时更会加剧这个问题，因为系统中一部分电路的地电位由于低边检流电阻而产生偏移，而这部分电路可能与另一部分地电位没有改变的电路相互联系。
所以当需要大电流检测时，必须重视这个问题。
图A在负载的高端进行电流检测的简易电路，不仅消除了地线干扰，而且能够检测到短路故障，需要注意的是高边检测要求放大器能够处理接近电源电压的共模电压。
本文介绍无源滤波电路的频率计算公式
1. 常用的RC滤波电路
f 0 = 1/(2πRC)
例：R = 16K ，C =10nF
f 0 = 1/(2πRC) = 1/(2π×16×103×10×10-9 ) =1000Hz
2. LC滤波电路
下期介绍。
低边与高边电流检测
电流检测有两个基本方法，可以测量载流导体的磁场，也可以在电流回路插入一个小电阻并测量其两端压降。
第一种方法没有强行插入元件或引入插入损耗，但价格相对昂贵，而且容易导致非线性和温度系数误差。
因此，磁场检测虽然避免了插入损耗，但由于其高成本，在具体应用中受到很大限制。
电阻测量在电流回路插入一个小阻值的检测电阻可以产生一个相应的压降，经过放大后形成与电流成比例的输出信号。
根据应用环境和检测电阻的放置位置不同，该检测技术为检测放大器设计带来了各种挑战。
图1(b) 低边电流检测简化框图如果检测电阻放置在负载和电路地之间，其所产生的压降可以通过简单的运放进行放大（见图1(b)），这种方法称为低边电流检测。
它不同于电源、负载之间放置检测电阻的高边检流（见图1(a)）。
检流电阻的阻值越小功耗越低，但要保证产生检测放大器可以检测的电压，提供足够高的精度。
注意，检流电阻两端的差分信号叠加在一个共模电压上，对于低边检测来说接近于地电位（0V），而对高边检测则接近于电源电压。
因此，对于低边检流，测量放大器的共模输入范围必须包括地电位；对于高边检流，放大器的共模范围必须包括电源电压。
图2 充电器采用了低边电流检测因为低边检流的共模电压接近地电位，检流电压可以利用一个低成本、低电压运放进行放大。
低边电流检测方案简单而且便宜，但很多应用无法接受检流电阻引入的地线干扰。
负载电流较大时更会加剧这个问题，因为系统中一部分电路的地电位由于低边检流电阻而产生偏移，而这部分电路可能与另一部分地电位没有改变的电路相互联系。
为了更好地理解这一问题，设想采用低边电流检测的“智能电池”充电器（见图2），AC/DC转换器输出连接到2线智能电池。
这种电池通常通过一条线传输电池的具体信息，表示电池的“健康”状况，而利用另一条连线测量温度。
检测电池温度时，通常在电池包内采用一个负温度系数的热敏电阻，提供一个以电池负极为参考的比例输出信号。
如图2所示，插入的检流电阻进行低边检测。
运算放大器高边电流采样
运算放大器高边电流采样通常采用差分放大器进行电流检测。
这种放大器具有高共模抑制比和低噪声特性，能够精确地测量电流，并具有轨至轨的输入范围。
在具体实现中，可以将高端电流检测和低端电流检测相结合，以实现对整个电流范
围的精确测量。
例如，可以采用一个高端运算放大器（如LM258或LM358）来检测高端电流，同时采用一个低端运算放大器（如TL082）来检测低端电流。
在采样电阻的选择上，应考虑其阻值和功率容量。
例如，如果采用2欧姆的采样电阻，当电流为6安培时，采样电阻上的电压降为0.12伏。
此时，可以采用一个低噪声、低失调的运算放大器（如TI的INA系列）来放大这个电压信号，并将其输出到
后续处理电路中。
需要注意的是，在选择运算放大器的电源电压时，应保证其输入电压范围能够覆盖采样电阻上的电压信号。
同时，还应考虑运算放大器的输入失调电压和增益带宽积等因素，以确保其能够准确地放大和传输采样信号。
总之，运算放大器高边电流采样需要结合具体的电流范围、精度要求和系统需求等因素进行综合考虑和设计。
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高边和低边电流检测技术分析时间：2010-01-15 10:45:40 来源：电子工程专辑作者：Arpit Mehta当代电子系统中的电源管理可以通过高效的电源分配优化系统效率。
电流检测是电源管理的关键技术之一，它不仅有助于保持理想的电压等级，而且能通过提供伺服调整保持电子系统处于正常状态，同时还能防止发生电路故障和电池过度放电。
电流的检测有两种基本的方案。
一种是测量电流流过的导体周围的磁场，另一种是在电流路径中插入一个小电阻，然后测量电阻上的压降。
第一种方法不会引起干扰或引入插损，但成本相对比较昂贵，而且容易产生非线性效应和温度系数误差。
因此磁场检测方法通常局限于能够承受与无插损相关的较高成本的应用。
本文主要讨论半导体行业中已经得到应用的电阻检测技术，它能为各种应用提供精确且高性价比的直流电流测量结果。
本文还介绍了高边和低边检测原理，并通过实际例子帮助设计师选择适合自己应用的最佳方法。
电阻检测在电流路径中以串联的方式插入一个低阻值的检测电阻会形成一个小的电压降，该压降可被放大从而被当作一个正比于电流的信号。
然而，根据具体应用环境和检测电阻的位置，这种技术将对检测放大器造成不同的挑战。
比如将检测电阻放在负载和电路地之间，那么该电阻上形成的压降可以用简单的运放进行放大(见图1B)。
这种方法被称为低边电流检测，与之相对应的方法为高边检测，即检测电阻放在电源和负载之间(见图1A)。
图1：上面简化的框图描述了一种基本的高边检测电路(图1A)和一种基本的低边检测电路(图1B)。
检测电阻值应尽可能低，以保持功耗可控，但也要足够大，以便产生能被检测放大器检测到并在目标精度内的电压。
值得注意的是，在检测电阻上得到的这种差分检测信号寄生在一个共模电压上，这个共模电压对低边检测方法来说接近地电平(0V)，但对高边检测方法来说就接近电源电压。
这样，测量放大器的输入共模电压范围对低边方案来说应包含地，对高边方案来说应包含电源电压。
由于低边检测时的共模电压接近地电平，因此电流检测电压可以用一个低成本、低电压的运放进行放大。
低边电流检测简单且成本低，但许多应用不能容忍由于检测电阻引入的地线干扰。
较高的负载电流会使问题更加严重，因为系统中地电平被低边电流检测偏移的某个模块可能需要与地电位没变的其他模块进行通信。
为了更好地理解这个问题，可以看一下图2中采用低边电流检测技术的“智能电池”充电器，其中AC/DC转换器的输出连接到了“2线”智能电池。
图2：采用低边电流检测技术的“智能电池”。
这种电池通常采用单线来传递指示电池状态的电池细节信息，还有一根线用于温度测量，出于安全的原因，这根线与负极和正极端子是隔离的。
为了检测电池温度，电池通常内置一个热敏电阻，由该电阻提供正比于电池负极电压的输出信号。
当采用低边检测方案时，可按照如图2底部所示的方式插入检测电阻。
由电池电流产生的检测电压经放大后馈入控制器，再由控制器做出一些必要的处理来调整功率流。
由于检测电压随电池电流而变，这样就会改变电池负极的电压，而温度输出是以负极端子作为基准信号因此就导致温度输出不精确。
低边检测的另外一个主要缺点，体现在电池和地之间意外短路所导致的短路电流不能被检测到。
在图2所示电路中，正极电源和地之间短路会产生足够毁坏MOS开关(S1)的大电流。
然而，尽管有这样的问题，低边检测方案的简单和低成本使得它对那些短路保护不是必要的应用来说有很大的吸引力，因为在这种应用中地线干扰是可以容忍的。
为什么要用高边检测？高边电流检测(图1b)指的是将检测电阻放在电源电压和负载之间的高位。
这种放置方式不仅消除了低边检测方案中产生的地线干扰，还能检测到电池到系统地的意外短路。
然而，高边检测要求检测放大器处理接近电源电压的共模电压。
这种共模电压值范围很宽，从监视处理器内核电压要求的电平(约1V)到在工业、汽车和电信应用常见的数百伏电压不等。
应用案例包括典型笔记本电脑的电池电压(17到20V)，汽车应用中的12V、24V或48V电池，48V电信应用，高压电机控制应用，用于雪崩二极管和PIN二极管的电流检测以及高压LED背光灯等。
因此，高边电流检测的一个重要优势，那就是检测放大器具备处理较大共模电压的能力。
对于工作在5V的典型低压应用来说，高边检测放大器可采用简单的仪表放大器(IA)。
然而，不同的IA架构有着不同的限制，如有限的输入共模电压范围。
另外，IA也比较昂贵，而且在较高共模电压时，低压IA根本无法工作。
因此设计高压高边电流检测所需的放大器是一个艰巨的挑战。
解决这个问题的一个直截了当的方法，就是使用简单的电阻分压器来降低高边共模电压，让这个共模电压落在检测运放的输入共模范围内。
然而，这种方法不仅体积大，成本高，而且像下文说明的那样还可能无法提供精确的结果。
让我们考虑这样一个例子：在检测电阻上产生100mV检测电压，该电压寄生在10V的共模电压上。
对应100mV 满幅检测电压的理想输出是2.5V，最差精度指标是1%。
采用图3所示的简单电阻分压器可将10V共模电压减小10倍。
图3：实现传统高边电流检测的电路。
配置为差分放大器的运放A1能很轻松地处理1V共模电压。
但Vsense(100mV)同样也被缩小了10倍，因此在差分放大器A1的输入端检测电压只有10mV。
为了提供要求的2.5V满刻度电平，还必须引入第二个放大器A2，并设置为250倍的增益。
值得注意的是，A1的输入偏移电压无衰减地出现在其输出端，同时出现在A2输入端，然后被放大250倍。
由于这些偏移电压是不相关的，它们在A2输入端可能整合为一个平方根和(RSS)，并形成等效偏移电压。
假设两个运放都有1mV的输入偏移电压，那么等效偏移电压为：其中VOS_A1和VOS_A2分别是A1和A2的输入偏移电压。
因此由上述公式可以得出A2输出端仅由输入偏移电压所引起的误差电压为：250(1.4mV) = 350mV这样，运放偏移电压造成了14%的系统误差。
电阻比失配对CMRR的影响第二个主要的误差源，是来自与放大器A1的电阻臂相关的公差。
A1的CMRR很大程度上取决于电阻增益设置臂R2/R1和R4/R3之比值。
两个臂中电阻比值即使差1%，也会产生90μV/V的输出共模增益。
使用1%公差的电阻时，电阻臂比值最大变化为±2%，相当于最坏情况下3.6mV/V的共模电压误差。
这样，10V 的输入共模电压变化将在A1输出端产生高达36mV的误差(电阻臂变化1%时的误差为0.9mV)。
36mV的误差显然是不能接受的，因为它将导致增益为250的A2出现饱和！即使电阻臂比值变化1%也会产生放大的误差电压0.9mVx250=225mV。
总误差总误差等于A1输入偏移电压、A2输入偏移电压、以及由电阻精度引起的误差电压的RSS总和。
如上所述，电阻%1的精度变化加上10V的共模电压变化本身就会产生最大36mV的误差，并使A2饱和。
假设电阻臂R2/R1和R4/R3之间的比值只变化1%，输出误差也将高达0.9mV。
因此总的RSS输入误差电压为：其中VOS_A1和VOS_A2分别是A1和A2的输入偏移电压，VOS_MISMATCH是由于电阻臂比值1%的变化引起的输入误差电压：即使我们忽略温度变化，由于放大器A1和A2的偏移电压以及电阻臂比值1%的失配引起的总误差也可能高达1.67mVx250=417.5mV，是满刻度输出的16.7%。
换句话说，417.5mV误差电压看上去像是417.5mV/25 = 16.7mV的输入偏移误差，这显然是不可接受的。
总误差可以通过使用更高精度的电阻(0.1%)、或具有更好偏移电压规格的放大器来缩小。
但这些措施将进一步增加本来就已经包含了众多元件的系统的成本。
另外，即使没有负载，电阻分压器R4/R3和R2/R1也提供了电源电流到地的流通路径。
这种到地的低共模阻抗在电池供电设备中很关键，因为电阻路径中的漏电会迅速泄漏电池能量。
专用高边电流检测放大器综上所述，理想的器件不仅要能检测较高共模电压上的电压，而且要具有非常好的CMRR和低输入偏移电压。
图4中基本的高边电流检测放大器(CSA)已经能以IC的形式买到，并采用小型封装以最小化电路板尺寸。
生产这种IC 时使用的高压制造工艺允许它们即使是在低至2.8V电源电压下工作也能处理高达80V以上的共模电压。
图4：包含这些基本元件的集成高边电流检测放大器。
(负载、电流镜像、缓冲器)电流流经图4中的检测电阻会产生一个很小的差分电压，该电压必定通过增益电阻RG1。
而(正比于检测电压的)这个电流被镜像和处理后提供以地为参考的输出电流，从而完成从高边的理想电平偏移。
这个电流输出可以通过流经一个电阻或电压缓冲器而转换为电压。
美信公司的这个高边CSA具有以下一些特性：该芯片有非常高的共模输入阻抗，最小的输入偏移电压，低于1%的精度指标和典型100dB的CMRR。
这些特性为传统高边CSA中常见的问题提供了高性价比的解决方案。
其小型封装(2.2mmx2.4mm SC70，3mmx3mm SOT，1mmx1.5mm USCP等)使电路板尺寸得以保持最小。
这些高边放大器可以适合众多应用中的低成本电流检测使用，每一种放大器都针对特定应用作了优化。
例如，MAX4372、MAX9928/29和MAX9938适合电池供电的设备，而MAX9937和MAX4080非常适合工业系统，MAX4069和MAX9923则是需要超低偏移电流应用的最好选择。
由于不使用低边电流检测方案，所有这些IC有效地避免了地弹电压和短路检测功能缺失的问题。