电流检测电路

电流检测电路

摘要：MAX471/MAX472 是MAXIM 公司生产的精密高端电流检测放大器，利用该器件可以实现以地为参考的电流/电压的转换，本文介绍了用MAX471/472 高端双向电流检测技术来实现对电源电流的监测和保护的方法，并给出了直流电源监测与保护的实现电路

1 电源电流检测

长期以来，电源电流的检测都是利用串联的方法来完成的。而对于磁电仪表，一般都必须外加分流电阻以实现对大电流

的测量，在量程范围不统一时，分流电阻的选择也不标准，从而影响到测量精度。对于互逆电源，由于测量必须利用转

换开并来实现，因而不能随机地跟踪测量和自动识别。

在教学和实验室使用的稳压电源中，为了能够进行电流/电压的适时测量，可用两种方法来实现。一种方法是彩双表法显示，此法虽好，但成本较高，同时体积也较大；另一种方法是采用V/I 复用转换结构，这种方法成本低，体积小，因而为大多数电源所采用，但它在测量中需要对电压/电流进行转换显示，也不方便。那么，如何对电源进行自动监测呢？

笔者在使用中发现，稳压电源的电压在初始调节状态时，往往显示出空载，而在接入负载后，则需要适时显示负载电流，因此，利用负载电流作为监测信号来完成I/V 的测量转换，可实现一种电量用两种方法表示，并可完成自动监测转换功

能。

为了实现I/V 的转换，笔者利用MAX271/MAX472 集成电路优良的I/V 转换特性、完善的高端双向电流灵敏放大器和内

置检流电阻来实现对稳压电流电流的检测。

2 MAX471/MAX472 的特点、功能

美国美信公司生产的精密高端电流检测放大器是一个系列化产品，有MAX471/MAX472 、MAX4172/MAX4173 等。它们均有一个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流/电压的转换，并可工作在较宽的电压和较大

的电流范围内。

MAX471/MAX472 具有如下特点：

●具有完美的高端电流检测功能；

●内含精密的内部检测电阻（MAX471 ）；

●在工作温度范围内，其精度为2% ；

●具有双向检测指示，可监控充电和放电状态；

●内部检测电阻和检测能力为3A ，并联使用时还可扩大检测电流范围；

●使用外部检测电阻可任意扩展检测电流范围（MAX472 ）；

●最大电源电流为100 μA；

●关闭方式时的电流仅为5μA；

●电压范围为3 ～36V；

●采用8 脚DIP/SO/STO 三种封装形式。

MAX471/MAX472 的引脚排列如图 1 所示，图2 所示为其内部功能框图。表 1 为MAX471/MAX472 的引脚功能说明。MAX471 的电流增益比已预设为500μA/A，由于2kΩ的输出电阻（ROUT ）可产生1V/A 的转换，因此±3A 时的满度值为3V. 用不同的ROUT 电阻可设置不同的满度电压。但对于MAX471 ，其输出电压不应大于VRS+-1.5V ，对于MAX472 ，则不能大于VRG-1.5V 。

表1 MAX471/MAX472 的引脚功能说明

引脚

名称功能

MAX471 MAX472

1 1 SHDN 关闭端。正常运用时连接到地。当此端接高电平时，电源电流小于 5 μA

内部电流检测电阻电池（或电源端）。“+”仅指示与SIGN 输出有关的流动方向。封装时已将 2 和3 连在了一2，3 - RS+

起

- 2 N.C 空脚

- 3 RG1 增益电阻端。通过增益设置电阻连接到电流检测电阻的电池端

4 4 GND 地或电池负端

集电极开路逻辑输出端。对于MAX471 来说，低电平表示电流从RS- 流向RS+ ，对于MAX472 ，低电平表

5 5 SIGN

示VSENSE 为负。当SHND 为高电平时，SIGN 不为高阻抗，如果不需要SIGN ，可将其悬空

6，7 - RS- 内部电流检测电阻的负载端。“- ”仅表示与SIGN 输出有关的流动方向，封装时已将 6 和7 连在一起- 6 RG2 增益电阻端。通道增益设置电阻连接至电流检测电阻负载端

- 7 Vcc MAX471 电源输入端。连接至检测电阻与RG1 的连接点

电流输出，它正比于流过TSENSE 被测电路的幅度，在MAX741 中，此引脚到地之间应接一个2k Ω电阻，

8 8 OUT

每一安培被测电流将产生大小等于1V 的电压

OUT 端为电流幅度输出端，而SIGN 端可用来指示输出电流的方向。SIGN 是一个集电极开路的输出端（仅吸收电流），可和任何采用电压供电的逻辑电路相连，用100k Ω的上拉电阻即可把SIGN 连接到逻辑电源。对于MAX471 来说，在电流从RS- 流向RS+ 时，输出低电平。而当电流从RS+流向RS- 时，输出高电平。在采有电流供电的电路中，无论是充电还是放电，只要负载电流大于1mA ，SIGN 端的输出都能精确地指示出电流方向。

在SHDN 为高电平时，MAX471/MAX472 进入关闭模式，此时系统的消耗电流小于 5 μA。在关闭状态下，SIGN 为高阻状态，OUT 截止。

3 电源监测与保护电路

用MAX471 构成的直流电源监测与保护电路如图 3 所示，该电路可以和任意电源相连，能进行电流、电压的自动显示和过流报警与保护。图中R1 为MAX471 输出端电阻，用于决定I/V 的转换灵敏度。由于笔者是采用85C1-V30V 磁电式直流电压表来显示输出电压和电流的，所以R2 为20kΩ，灵敏度为10V/A 。实际应用时，R1 可用标准仪表来进行微调校正。J1-1 为电压/ 电流显示转换继电器。在初始状态下调整输出电压时，由于未接负载，Irt 为零，IOUT 端的输出电压为零，J1 不吸合，J1-1 常闭以使昨电压表接入电源输出端，从而显示输出电压，并使VD3 发光，以表示测接入量值为电压。当负载电源后，IOUT 端通过R1 使VT2 导通，继电器J1 吸合，电压表通过JL-1 接入IOUT 端以显示I/V 转换器，同时，VD4 发光以表示测量值为负载电流，开关K 为强制转换开关，可方便地将显示仪表设置为输出电压测量。此开关

一般情况下处在打开状态。VT1 为射极输出器，可用于减小VT2 和IC2 对IOUT 端的影响。过流保护电路用集成电路

TL431 来完成，J2 为过流保护用继电器，W 为过流保护调节电位器，当VA=UB[R5/ （W+R5 ）]=2.5V 时，TL431 的阳极端电压为 2.5V ，J2 吸合，J2-1 切断输出；同时J2-2 闭合，VD5 发光指示，报警音乐集成电路IC3 得电并通过VT3 驱动报警喇叭，从而以声、光形式构成流保护指示。

用MAX471MAX472 实现I/V 的转换可简化对电源电流的测量，并可实行对高端电流的监测，可以和任意电源共地应用，它内置电阻精度高，且能关联扩流使用。这对学生用实验电源的改造非常方便。尤其是模块化电源监测的保扩板，由于

它能够完成完整的I/V 显示及过程保护功能，因此，特别适用于通用的实验电源。