便携式应用电池管理中使用的电流检测器件

本应用笔记重点介绍用于便携式设备电源管理的电流检测放大器。它描述了如何通过简单、高精度、节省空间和超低功耗的器件（如电流检测放大器和理想二极管）来解决估算电池剩余寿命和实现电池充电电路保护的问题。

介绍

智能手机、平板电脑和其他种类 的便携式设备需要越来越小的外形尺寸和更低的外形尺寸 功耗率。它们也变得越来越复杂，数量也越来越多 它们包含的功能继续增长。这是一个巨大的挑战 然而，趋势是，可用于容纳每个的空间和功率 功能正在以惊人的速度减少。

本应用笔记介绍 简单、节省空间的方法，用于解决一些可移植的常见功能 应用程序需要。首先，文档描述了一个高度准确， 用于估算剩余电池寿命的超低功耗解决方案。然后，它 详细介绍了用于保护电路和Li+的紧凑、节能解决方案 电池来自过流条件。

Li+ 电池电流检测

Li+电池的剩余续航时间可以通过精确估算 测量负载电流。典型的应用涉及插入一个小的传感 Li+电池和负载之间的电阻，产生电压 与负载电流成正比。然后可以使用电流检测放大器 检测这个小电压（通常为几十mV）并将其放大至 产生适合 模数转换器 （ADC）。这种转换器通常位于RF内部 芯片组或电源管理集成电路 （PMIC）。

便携式设备的两个主要要求是低功耗 消耗和体积小。对于小电流范围，固定精度检测 电阻器可用于整个范围。但是，某些便携式设备 需要较大的动态电流范围。用于带外部的电流检测系统 检测电阻，考虑输入失调电压，检测电阻必须 足够大，可以增加检测电阻的功耗。

图1所示为集成MAX40016检流放大器 带有内部感应元件。整个电流测量 路径在工厂进行修整，节省空间，比 集成高功率精密电流检测电阻器。MAX40016 采用超小型 1.98mm x 1.31mm 15 焊球晶圆杆封装 （WLP） 封装。 一个内部检测元件确保 3A 时的最大压降为 60mV，从 电压输入至负载输出。不使用检流放大器时， 器件具有低功耗模式功能，可将总电源电流降至 10μA 以下。

MAX40016可检测小于300μA至300μA的电流 大于3A，增益误差仅为1%。测量的电流通过 电流镜控制电路在设备内部。这种镜像检测电流 连接到由数字输入引脚 SEL0 控制的三条路径之一 和 SEL1。根据当前选择三种路径之一（ISH、ISM 或 ISL）。 检测范围。

图 1 显示了一个典型应用。MAX40016的典型电流 ISH、ISM 和 ISL 为 2mA/A，检测电流为 3A，ISH 高电流 启用感应范围;ISH电流为6mA。当额定值为160Ω时， 内部放大器的输入电压为960mV。内部放大器具有一个 增益为1.5V/V，输出电压为1.44V，在满量程范围内 的 ADC。对于较低的电流范围，具有ADC的高分辨率和内部 PGA功能，可以在ADC侧检测和测量小电流。

图1.MAX40016电流检测放大器，具有高分辨率ADC，用于转换输出电压以进行电流监测。

如果分辨率较低，可以实现三个缩放电阻 使用模数转换器。如图2所示，一个12位ADC连接到V外通过 RC 滤波器。缩放电阻为 R伊什= 160Ω， R主义= 5.36kΩ， 和 RISL= 160kΩ，其值划分检测电流范围 在 30：1 的范围内。对于 300μA 至 3mA 范围内的检测电流，一个镜像 电流范围为 0.6μA 至 0.006mA。选择 ISL 时，输出 R 时的电压ISL范围为 96mV 至 1V。用于检测范围内的电流 3mA至93mA，输出电压在R主义来自 32mV 至 1V。对于93mA至3A范围内的检测电流，输出电压在R伊什范围为 30mV 至 1V。

图2.MAX40016电流检测放大器用于 测量电池电流，同时使用低分辨率ADC转换输出 用于电流监控的电压。

电池保护电路

如图3所示，当连接墙上电源时， 电池必须与负载断开，以防止墙上适配器通电 防止流回电池。墙壁电源通常可以处理 普通二极管的额外功率损耗，因此在墙壁之间连接一个 带负载的适配器。MAX40200为理想二极管，当 用电池为负载供电。这增加了两次充电之间的电池寿命 周期。

图2.MAX40016电流检测放大器用于测量电池电流，低分辨率ADC用于转换输出电压以进行电流监测。

审核编辑：郭婷