本應(yīng)用筆記重點(diǎn)介紹用于便攜式設(shè)備電源管理的電流檢測放大器。它描述了如何通過簡單、高精度、節(jié)省空間和超低功耗的器件（如電流檢測放大器和理想二極管）來解決估算電池剩余壽命和實(shí)現(xiàn)電池充電電路保護(hù)的問題。

介紹

智能手機(jī)、平板電腦和其他種類 的便攜式設(shè)備需要越來越小的外形尺寸和更低的外形尺寸 功耗率。它們也變得越來越復(fù)雜，數(shù)量也越來越多 它們包含的功能繼續(xù)增長。這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn) 然而，趨勢是，可用于容納每個(gè)的空間和功率 功能正在以驚人的速度減少。

本應(yīng)用筆記介紹 簡單、節(jié)省空間的方法，用于解決一些可移植的常見功能 應(yīng)用程序需要。首先，文檔描述了一個(gè)高度準(zhǔn)確， 用于估算剩余電池壽命的超低功耗解決方案。然后，它 詳細(xì)介紹了用于保護(hù)電路和Li+的緊湊、節(jié)能解決方案 電池來自過流條件。

Li+ 電池電流檢測

Li+電池的剩余續(xù)航時(shí)間可以通過精確估算 測量負(fù)載電流。典型的應(yīng)用涉及插入一個(gè)小的傳感 Li+電池和負(fù)載之間的電阻，產(chǎn)生電壓 與負(fù)載電流成正比。然后可以使用電流檢測放大器 檢測這個(gè)小電壓（通常為幾十mV）并將其放大至 產(chǎn)生適合 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）。這種轉(zhuǎn)換器通常位于RF內(nèi)部 芯片組或電源管理集成電路 （PMIC）。

便攜式設(shè)備的兩個(gè)主要要求是低功耗 消耗和體積小。對于小電流范圍，固定精度檢測 電阻器可用于整個(gè)范圍。但是，某些便攜式設(shè)備 需要較大的動(dòng)態(tài)電流范圍。用于帶外部的電流檢測系統(tǒng) 檢測電阻，考慮輸入失調(diào)電壓，檢測電阻必須 足夠大，可以增加檢測電阻的功耗。

圖1所示為集成MAX40016檢流放大器 帶有內(nèi)部感應(yīng)元件。整個(gè)電流測量 路徑在工廠進(jìn)行修整，節(jié)省空間，比 集成高功率精密電流檢測電阻器。MAX40016 采用超小型 1.98mm x 1.31mm 15 焊球晶圓桿封裝 （WLP） 封裝。 一個(gè)內(nèi)部檢測元件確保 3A 時(shí)的最大壓降為 60mV，從 電壓輸入至負(fù)載輸出。不使用檢流放大器時(shí)， 器件具有低功耗模式功能，可將總電源電流降至 10μA 以下。

MAX40016可檢測小于300μA至300μA的電流 大于3A，增益誤差僅為1%。測量的電流通過 電流鏡控制電路在設(shè)備內(nèi)部。這種鏡像檢測電流 連接到由數(shù)字輸入引腳 SEL0 控制的三條路徑之一 和 SEL1。根據(jù)當(dāng)前選擇三種路徑之一（ISH、ISM 或 ISL）。 檢測范圍。

圖 1 顯示了一個(gè)典型應(yīng)用。MAX40016的典型電流 ISH、ISM 和 ISL 為 2mA/A，檢測電流為 3A，ISH 高電流 啟用感應(yīng)范圍;ISH電流為6mA。當(dāng)額定值為160Ω時(shí)， 內(nèi)部放大器的輸入電壓為960mV。內(nèi)部放大器具有一個(gè) 增益為1.5V/V，輸出電壓為1.44V，在滿量程范圍內(nèi) 的 ADC。對于較低的電流范圍，具有ADC的高分辨率和內(nèi)部 PGA功能，可以在ADC側(cè)檢測和測量小電流。

圖1.MAX40016電流檢測放大器，具有高分辨率ADC，用于轉(zhuǎn)換輸出電壓以進(jìn)行電流監(jiān)測。

如果分辨率較低，可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)縮放電阻 使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器。如圖2所示，一個(gè)12位ADC連接到V外通過 RC 濾波器。縮放電阻為 R伊什= 160Ω， R主義= 5.36kΩ， 和 RISL= 160kΩ，其值劃分檢測電流范圍 在 30：1 的范圍內(nèi)。對于 300μA 至 3mA 范圍內(nèi)的檢測電流，一個(gè)鏡像 電流范圍為 0.6μA 至 0.006mA。選擇 ISL 時(shí)，輸出 R 時(shí)的電壓ISL范圍為 96mV 至 1V。用于檢測范圍內(nèi)的電流 3mA至93mA，輸出電壓在R主義來自 32mV 至 1V。對于93mA至3A范圍內(nèi)的檢測電流，輸出電壓在R伊什范圍為 30mV 至 1V。

圖2.MAX40016電流檢測放大器用于 測量電池電流，同時(shí)使用低分辨率ADC轉(zhuǎn)換輸出 用于電流監(jiān)控的電壓。

電池保護(hù)電路

如圖3所示，當(dāng)連接墻上電源時(shí)， 電池必須與負(fù)載斷開，以防止墻上適配器通電 防止流回電池。墻壁電源通?？梢蕴幚?普通二極管的額外功率損耗，因此在墻壁之間連接一個(gè) 帶負(fù)載的適配器。MAX40200為理想二極管，當(dāng) 用電池為負(fù)載供電。這增加了兩次充電之間的電池壽命 周期。

圖2.MAX40016電流檢測放大器用于測量電池電流，低分辨率ADC用于轉(zhuǎn)換輸出電壓以進(jìn)行電流監(jiān)測。

審核編輯：郭婷