利用两个单向电流检测放大器，如何组成一个双向电流检测放大器？

概述

许多电流检测应用中需要双向电流检测功能，例如：将一台笔记本电脑接交流电时，交流适配器向笔记本电脑供电并为电池充电。为了防止电池过热需要监测电池的充电电流，并保证交流适配器提供的总输入功率不要超过 UL 标准限制。同样，在无法使用交流适配器，需要由电池供电时，需要监测电池的放电电流，以提供电量计量和有效的负载功率管理。图 1 所示电路是电流检测放大器在电池充 / 放电系统中的典型应用。

图 1. 笔记本电脑中的电池充 / 放电典型电路

组成双向电流检测放大器

MAX4172、MAX4173 和 MAX4073 都是提供电流输出的单向电流检测放大器。MAX4172 采用µMAX®封装，在整个工业级温度范围内具有 1.6mV 最大失调(SOIC 封装为 0.75mV VOS)和±2%最大增益误差。MAX4173 采用 SOT23 封装，最大失调电压为 3mV，通过内部 12kΩ负载电阻可将电流输出转换成电压输出；MAX4073 采用 SC70 封装。以上三种放大器均具有较宽的信号频带，在模拟控制环路中极具竞争力。

这些器件的电压输入、电流输出功能使其能够经过配置后广泛用于各种电流检测产品。例如，可以用两个单向电流检测放大器—MAX4172 或 MAX4173—组成双向电流检测放大器(图 2)。

图 2. 两个电路均为由单向电流检测放大器组成的双向电流检测电路
 

当 VRS+ > VRS- 时(电池为负载供电)，器件 A 工作；当 VRS- > VRS+时(交流适配器向电池充电)，器件 B 工作。利用一个通用的运算放大器将两个放大器的输出电流转换成适当的输出电压。VREF 设置 0 电流对应的输出电压(0 检测电压)。器件 A 工作时，输出电压高于 VREF，而当器件 B 工作时，输出电压低于 VREF。在 MAX4172 电路中使 Ra ≠ Rb，可以设置不同的正向(充电)电流增益和反向(放电)电流增益。

MAX4173 电路中，在反馈支路使用 1nF 电容稳定控制回路。由于器件 B 的 GND 端被运算放大器输出调制，作用在 MAX4173 的 VCC 应至少比 MAX4230 最大输出电压高出 3V，这个值是保证器件正常工作所需的供电电压。 

图 3、图 4 分别表示 MAX4172 和 MAX4173 电路的传输特性。

MAX4172 电路的工作条件：

VBAT = 8V

MAX4172 和 MAX4230 的 VCC = 3.3V 

Ra = Rb = 1kΩ

VREF = 1.2V

图 3. MAX4172 的传输特性曲线
 

MAX4173 电路的工作条件：

VBAT = 8V

MAX4173 的 VCC = VBAT

MAX4230 的 VCC = 5V

VREF = 1.5V

图 4. MAX4173 电路的传输特性曲线
 

Maxim 也提供集成的双向电流检测放大器：

MAX4081：76V 双向电流检测放大器。

MAX4069–MAX4072：24V 双向电流检测放大器有 / 无内置基准