MAX9928/MAX9929：高性能電流感測放大器的卓越之選

在電子設備的設計領域，尤其是涉及電池管理和電流監測的應用中，選擇一款合適的電流感測放大器至關重要。今天，我們就來深入探討Maxim Integrated推出的MAX9928/MAX9929系列低功耗、單/雙向、高端電流感測放大器，看看它能為我們的設計帶來哪些驚喜。

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一、產品概述

MAX9928/MAX9929專為筆記本電腦、手機和其他便攜式設備中的電池充電和放電電流監測而設計。它具有-0.1V至+28V的寬輸入共模電壓范圍，這一特性使得即使測量導軌接地短路，電流感測信息仍能保持準確，而且該范圍與電源電壓無關。其供電電流低至20μA，輸入失調電壓（VOS）小于0.4mV，增益精度優于1.0%。

該系列有兩種版本可供選擇：MAX9928F具有電流輸出，跨導比為5μA/mV，可通過外部電阻將輸出電流轉換為電壓，實現可調增益；MAX9929F則具有電壓輸出，集成了10kΩ輸出電阻，固定電壓增益為50V/V。此外，數字SIGN輸出可指示電流流向，方便用戶利用整個ADC輸入范圍測量充電和放電電流。

二、產品特性亮點

寬輸入范圍與低功耗

• 寬共模范圍：-0.1V至+28V的共模范圍，使其能夠適應各種復雜的電源環境，無論是低壓還是高壓系統都能穩定工作。
• 低功耗設計：僅20μA的靜態供電電流，對于電池供電的便攜式設備來說，大大延長了電池續航時間，符合節能設計的趨勢。

高精度性能

• 低輸入失調電壓：最大0.4mV的輸入失調電壓，確保了測量的準確性，減少了誤差的引入。
• 高增益精度：增益精度優于1%，這在需要精確測量電流的應用中至關重要，能夠提供可靠的數據支持。

靈活的輸出配置

• 跨導和增益版本可選：用戶可以根據具體應用需求選擇MAX9928F的電流輸出或MAX9929F的電壓輸出，滿足不同系統的接口要求。
• SIGN輸出指示電流極性：方便用戶實時了解電流的流向，對于電池充電和放電狀態的監測非常有用。

小封裝優勢

提供超小型的3x2 UCSP（1mm x 1.5mm）和8引腳μMAX封裝，節省了電路板空間，適合對尺寸有嚴格要求的便攜式設備設計。而且UCSP封裝與MAX4372在引腳布局上兼容，方便工程師進行產品升級和替換。

三、詳細的電氣特性

直流特性

• 輸入失調電壓（Vos）：在不同的共模電壓和溫度條件下，Vos的表現有所不同。例如，在VRs+ = 3.6V、TA = +25°C時，Vos典型值為±0.1mV，最大為±0.4mV；在TA從-40°C到+125°C的范圍內，Vos會有所增大。
• 共模輸入范圍（VCMR）：為-0.1V至+28V，能夠適應廣泛的電壓變化，保證了在不同電源電壓下的正常工作。
• 共模抑制比（CMRR）：在不同的共模電壓和溫度條件下也有不同的表現。例如，在2V ≤ VRs+ ≤ 28V、TA = +25°C時，CMRR典型值為104dB，表現非常出色，能夠有效抑制共模干擾。

交流特性

• -3dB帶寬（BW）：MAX992_F在VSENSE = 50mV時，-3dB帶寬為150kHz，能夠滿足大多數應用的帶寬要求。
• 輸出建立時間（tSET）：在不同的輸入電壓階躍下，輸出能夠快速穩定。例如，在VRs+ = 3.6V、CLOAD = 10pF、RoUT = 10k（MAX9928F）的條件下，VSENSE從5mV到50mV階躍時，tSET為6μs。

四、典型應用場景

便攜式設備電池管理

在筆記本電腦、智能手機等便攜式設備中，準確監測電池的充電和放電電流是保證電池安全和延長使用壽命的關鍵。MAX9928/MAX9929的寬輸入范圍和高精度特性，能夠實時、準確地監測電池的充放電狀態，為電池管理系統提供可靠的數據支持。

通用系統電流監測

在各種電子系統中，對電路板級的電流進行監測可以幫助工程師及時發現電路中的故障和異常情況。MAX9928/MAX9929可以方便地集成到系統中，實現對電流的實時監測。

智能電池組和充電器

對于智能電池組和充電器，需要精確控制充電和放電過程，以確保電池的安全和性能。MAX9928/MAX9929的SIGN輸出可以指示電流方向，幫助充電器判斷電池的充電和放電狀態，實現智能充電管理。

超級電容器充放電監測

在一些需要臨時或應急能量存儲的系統中，超級電容器被廣泛應用。MAX9928/MAX9929的寬輸入共模電壓范圍從-0.1V到28V，能夠適應超級電容器的電壓變化，實時監測其充放電狀態，保證系統的穩定運行。

五、設計注意事項

選擇合適的感測電阻（RSENSE）

• 電壓損失：高RSENSE值會導致電源電壓因IR損失而下降，為了減少電壓損失，應選擇盡可能低的RSENSE值。
• 精度要求：高RSENSE值可以使較低的電流測量更加準確，因為當感測電壓較大時，失調的影響會相對減小。
• 效率和功耗：在高電流水平下，RSENSE中的I2R損耗可能會很顯著，因此在選擇電阻值和功耗（瓦數）額定值時需要考慮這一點。同時，要避免感測電阻過熱導致其阻值漂移。
• 電感問題：如果ISENSE中有較大的高頻分量，應盡量降低電感。線繞電阻的電感最高，金屬膜電阻相對較好，而低電感金屬膜電阻是更好的選擇。

關于SIGN輸出

在電池供電系統中，SIGN輸出可以用于判斷電池是充電還是放電。但需要注意的是，當VSENSE在-1.8mV至-1.2mV之間時，SIGN輸出可能無法正確指示負載電流的方向。如果不需要電流方向信息，可以不連接SIGN引腳。

六、總結

MAX9928/MAX9929電流感測放大器以其寬輸入范圍、低功耗、高精度和靈活的輸出配置等優點，在電池管理、電流監測等應用領域具有很大的優勢。電子工程師在設計相關電路時，可以根據具體的應用需求和設計要求，充分發揮該系列產品的特性，實現高效、可靠的電流感測和監測功能。同時，在實際應用中，要注意選擇合適的感測電阻和正確處理SIGN輸出等問題，以確保設計的穩定性和可靠性。大家在使用過程中是否也遇到過類似的電流感測放大器選擇和設計問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。