一、MAX4080高精度單向電流檢測放大器電路

　　檢流放大器在放大微弱的差分電壓的同時能夠抑制輸入共模電壓，該功能類似于傳統的差分放大器，但兩者有一個關鍵區別：對于檢流放大器而言，所允許的輸入共模電壓范圍可以超出電源電壓（VCC）。例如，當MAX4080檢流放大器工作在VCC=5V時，能夠承受76V的輸入共模電壓。采用獨立的放大器架構，電流檢測放大器不會受電阻不匹配造成的共模抑制（CMRR）的影響。MAX4080具有100dB（最小值）的直流CMRR，而基于傳統運放的差分放大器則受CMRR限制，其有效輸入VOS通過信號鏈路是被放大。

　　圖1.MAX4080高精度單向電流檢測放大器

　　通過校準提高精度MAX4080檢流放大器具有精密的輸入失調電壓（VOS），25°C時最大值為±0.6mV，在整個-40°C至+125°C溫度范圍內，最大值為±1.2mV。但是，許多應用需要更高的電流測量精度，因此需要對輸入VOS做進一步校準。這種校準通過在生產過程中測量VOS并

　　將結果存儲在固件中實現。利用所存儲的數據，當設備在現場投入實際使用時，可以在數字域調整VOS。為便于生產，校準的首選方案是：在負載電流為零（零輸入差分電壓）時測量VOS。可以測量輸出VOS并在以后的測量數據中減去該電壓。不幸的是這種方法存在一個缺點，由于VOL（最低輸出電壓）和輸入VOS相互影響，輸出電壓可能無法精確地反映輸入VOS。所有單電源供電放大器均存在這一問題。

　　以增益為20的MAX4080T為例，并假設輸入VOS為零，此時放大器輸出的測量值應該為零。而實際情況是：即使在零輸入差分電壓下，放大器也不能保證輸出電壓低于15mV（10μA吸電流）。如果直接把測量到輸出電壓用于VOS校準，放大器的輸入VOS為0.75mV（15mV/20=0.75mV）。

　　同樣，如果MAX4080T具有VOL=0，則正電壓輸入VOS應該產生正的輸出VOS。而負電壓輸入VOS則不會“反映到”輸出端，因為放大器不能產生低于地電位的輸出電壓。這樣，在零輸入差分電壓下，不能通過“直接”測量輸出電壓來校準輸入VOS。

　　二、MAX4080、MAX4081高邊電流檢測放大器

　　MAX4080/MAX4081是兩種高側電流檢測放大器，輸入電壓范圍4.5V至76V，非常適合于電信、汽車、底板及其它需要嚴密監視高壓電流的系統。MAX4080只適用于單向電流檢測，而MAX4081可進行雙向電流檢測。通過MAX4081的單一輸出引腳，便可連續監視從充電到放電整個變化過程，無須額外的極性輸出。MAX4081還要求用一個外部基準來設定零電流時的輸出電平（VSENSE=0V）。反映充電電流大小的輸出電壓范圍在VREF與VCC之間，而反映放電電流大小的輸出電壓在VREF與GND之間。

　　此組芯片76V的輸入電壓范圍完全與電源電壓（VCC）和共模輸入電壓（VRS+）無關，最大限度地擴大了其應用范圍。由于高側電流檢測不干擾被測負載的地線，使得MAX4080/MAX4081廣泛適用于高電壓系統中。

　　三檔不同增益（5V/V、20V/V、60V/V，分別用后綴F，T，S表示）和用戶自選的外部檢測電阻相組合，很容易自行設定滿量程電流以及與之成正比的輸出電壓。MAX4080/MAX4081為用戶提供了一種高度集成的簡單、精確和緊湊的電流檢測方案。

　　MAX4080/MAX4081可工作于4.5V至76V單電源，僅需電源電流75μA。兩種器件均滿足汽車級工作溫度范圍（-40°C至+125°C），提供8引腳μMAX?或SO封裝。

　　關鍵特性

　　共模輸入電壓范圍寬，4.5V至76V

　　雙向或單向ISENSE

　　價格低廉、結構緊湊的電流檢測方案

　　三檔增益可選

　　5V/V（MAX4080F/MAX4081F）

　　20V/V（MAX4080T/MAX4081T）

　　60V/V（MAX4080S/MAX4081S）

　　±0.1%滿量程精度

　　100μV低輸入失調電壓

　　獨立的工作電源電壓

　　電源電流75μA（MAX4080）

　　用于雙向OUT的參考輸入（MAX4081）

　　提供8引腳μMAX封裝

　　三、基于AT89S52程控開關穩壓電源設計

　　基于AT89S52開關穩壓電源主要以集成脈寬調制芯片UC3842、MAX4080及相關外圍電路組成。單片機控制電源系統具有“+”和”一”步進功能，步進幅度為1V。AT89S52控制繼電器電路實現電路過流保護功能，能實時顯示輸出電壓和電流。經過實驗測試系統具有較高的電壓調整率和負載調整率，并具有很高的效率。

　　采用AT89S52單片機為控制核心，對普通的開關電源控制部分進行優化設計，并通過軟件編程實現了對開關電源的智能控制。設計中采用隔離變壓器將市電變壓后通過整流濾波送至DC-DC升壓變換器，經過一系列的控制整合電路之后可實現設計要求。

　　1.1、DC-DC主回路拓撲

　　采用UC3842和MAX4080構成一轉換電路。UC3842是一塊功能齊全、較為典型的單端電流型控制集成電路，內包含誤差放大器、電流檢測比較器、鎖存器、振蕩器、內部基準電源和欠壓鎖定等單元。電流控制型升壓DC-DC轉換電路，外接元器件少、控制靈活、成本低，輸出功率容易做到100W以上。當然，一轉換電路也可以采用成品模塊，若用PI公司生產的DPA一SWitch設計開關電源具有集成度高、外圍電路簡單、發熱量少、性指標優良。

　　由UC3842設計的一升壓電路直接用誤差信號控制電感峰值電流，間接地控制PWM脈沖寬度，達到控制輸出端電壓的目的。開關管以UC3842設定的頻率周期開閉，使電感儲存能量并釋放能量。當開關管導通時，電感充電，把能量儲存L在中。當開關截止時，L產生反向感應電壓，通過二極管把儲存的電能釋放到輸出電容器中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少由通過電感電流的峰值來控制。具體設計電路如圖所示。

　　1.2、保護電路

　　在大電流的情況下容易損壞芯片，所以需要對大電流的情況給予電路保護。設計中采用單片機控制繼電器

　　的通斷來控制電路中的電流，對輸出電路電流采樣，采樣值與額定值比較，反饋比較電路如圖所示，當電流大于2.5A時，則產生信號使單片機進入中斷處理程序，使繼電器起動，實現DC一DC電路的斷電，從而達到保護電路的作用。單片機控制電路如圖所示。該方案中單片機控制繼電器的吸合時間短，而且易于實現。

　　1.3程序設計

　　在設計好相關電路的基礎上，通過編程由單片機對開關電源進行智能控制。系統由單片機AT89S52控制，電源系統具有”+”和”一”步進功能，步進幅度為1V。同時AT89S52結合繼電器等電路實現了電路過流保護功能，并且能實時顯示開關電源的輸出電壓和電流。程序總流程圖和中斷流程圖如圖所示。

　　四、新型礦用本安電源保護電路

　　新型礦用本要電源保護電路如圖1所示。電路中采用了U1，U2兩片TL431，其中U1給整個電路提供10V電源（由R2和R3確定電源電壓），使用時在電源輸入端（VCC）外接一個適當阻值的限流電阻，保證通過U1的電流為20MA左右；U2用作2．5V的電壓比較基準源。電流檢測采用MAX4080SASA芯片和50MΩ的檢測電阻，高精度電流檢測芯片直接輸出電壓信號，提供高達60倍的放大倍數，當通過1A電流時，對地輸出電壓的大小為0．05Ω×1A×60＝3．00V。電壓檢測信號由外部電阻分壓后通過SIN端輸入，采用LM339（U4）作為核心比較器，用最終比較的結果驅動三極管V2，由V2輸出保護信號VOUT。在實際應用過程中電路應外接低導通電阻的Ｐ溝道場效應管實現保護功能。

　　圖1新型礦用本安電源保護電路

　　保護原理：由圖1可知，一旦后級負載過流，會導致U4A翻轉，輸出低電平，一方面通過二極管D2將三極管V2的基級電壓拉低，保護輸出信號VOUT值則會變高，實現保護；另一方面，使三極管V1飽和導通，電源電壓VCC直接加到電容C3上，瞬間完成充電，即電源電壓直接加到比較器的引腳10上，而比較器引腳11的電壓為6．2V左右，一旦引腳10電壓高于引腳11的電壓，強制比較器U4D翻轉輸出低電平，通過二極管D3將V2基極電壓拉低，實現保護。R8的作用是防止V1關斷時有微弱的漏電流給C3充電。當出現過流并被保護后，短路電流立即消失，U4A恢復輸出高電平，C3停止充電；因為C3的電壓不會突變，所以U4D仍然輸出低電平，持續保護，同時C3通過D1和R11開始放電，此時比較器引腳11上的電壓為1．25V左右；當電容C3放電至低于1．25V時，U4D翻轉輸出高電平，輸出恢復正常。若過流負載不拆除，則會形成振蕩，拆除后即可自動恢復正常工作。檢測到過壓后，比較器U4C翻轉輸出低電平，控制VOUT輸出高電平，實現過壓保護。