1、 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关键词：高端电流监测 I/V 转换 MAX471 MAX4721 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
2、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
3、 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
4、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 100A；关闭方式时的电流仅为 5A；电压范围为 336V；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 500A/A，由于 2k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+-
5、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MAX471 MAX472名 称 功 能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 5A2，3 - RS+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5 5 SIGN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 MAX4
6、72，低电平表示 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8 8 OUT 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 电阻，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
7、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 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5A。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
8、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 20k，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，
9、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=UBR5/（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。
