max4080典型应用电路

发布日期:2023-01-16
max4080典型应用电路

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hip4080a功放电路

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。

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