19-1434; Rev 1; 5/99 概要 ___________________________________ 特長 ___________________________________ MAX4173は、低コスト、高精度のハイサイド電流検出 アンプで、超小型6ピンSOT23パッケージに収められて います。利得設定抵抗を必要としない電圧出力を備えて いるため、ノートブックコンピュータ、携帯電話、その他 の電流監視を必要とする機器に最適です。ハイサイド での電源ライン監視はバッテリ充電器のグランド経路 に干渉しないため、バッテリ駆動機器で特に有用です。 入力同相電圧範囲は0V∼+28Vで、電源電圧には影響 されません。このため、消耗したバッテリに接続した 場合でも電流検出フィードバックが有効です。MAX4173 は帯域幅が1.7MHzと広いため、バッテリ充電器制御 ループ内での使用に適しています。 ◆ 低コスト、コンパクト電流検出解決法 3つの利得バージョンとユーザ選択の外部検出抵抗に より、フルスケールの電流読取り設定が可能です。 高度な集積化により、シンプルでコンパクトな電流検出 解決法となっています。 MAX4173は+3V∼+28V単一電源で動作し、消費電流 は拡張工業用(-40℃∼+85℃)温度範囲において僅か 420µAです。省スペースの6ピンSOT23パッケージで 供給されています。 ◆ 広い同相電圧範囲：0V∼+28V(電源電圧に無関係) ◆ 3つの利得バージョン： +20V/V(MAX4173T) +50V/V(MAX4173F) +100V/V(MAX4173H) ◆ フルスケール精度：±0.5% ◆ 消費電流：420µA ◆ 広帯域幅：1.7MHz(MAX4173T) ◆ 電源電圧：+3V∼+28V ◆ パッケージ：省スペース6ピンSOT23 標準動作回路 ___________________________ RSENSE アプリケーション _______________________ RS+ VCC +3V TO +28V ノートブックコンピュータ ILOAD VSENSE 0 TO +28V RS- 0.1mF ポータブル/バッテリ駆動機器 MAX4173T/F/H スマートバッテリパック/充電器 携帯電話 A/D CONVERTER 電源管理機器 LOAD/ BATTERY OUT GND システム全体/ボードレベルの電流監視 PAバイアス制御 高精度電流ソース 型番 ______________________________________________________________________________ PART GAIN (V/V) TEMP. RANGE PIN-PACKAGE MAX4173TEUT-T 20 -40°C to +85°C 6 SOT23-6 MAX4173TESA 20 -40°C to +85°C 8 SO MAX4173FEUT-T 50 -40°C to +85°C 6 SOT23-6 MAX4173FESA 50 -40°C to +85°C 8 SO MAX4173HEUT-T 100 -40°C to +85°C 6 SOT23-6 MAX4173HESA 100 -40°C to +85°C 8 SO SOT TOP MARK AABN – AABD – AABP – ピン配置はデータシートの最後に記載されています。 ________________________________________________________________ Maxim Integrated Products 1 無料サンプル及び最新版データシートの入手にはマキシム社のホームページをご利用下さい。http://www.maxim-ic.com MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS VCC, RS+, RS- to GND .......................................... -0.3V to +30V OUT to GND .............................................. -0.3V to (VCC + 0.3V) Output Short-Circuit to VCC or GND ......................... Continuous Differential Input Voltage (VRS+ - VRS-) ............................. ±0.3V Current into Any Pin......................................................... ±20mA Continuous Power Dissipation (TA = +70°C) 8-Pin SO (derate 5.88mW/°C above +70°C)............... 471mW SOT23-6 (derate 8.7mW/°C above +70°C)................. 696mW Operating Temperature Range .......................... -40°C to +85°C Storage Temperature Range ............................ -65°C to +150°C Lead Temperature (soldering, 10sec) ............................ +300°C Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability. ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VRS+ = 0 to +28V, VCC = +3V to +28V, VSENSE = 0, TA = TMIN to TMAX, RLOAD = ¥ unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.) (Note 1) PARAMETER Operating Voltage Range SYMBOL VCC CONDITIONS 3 0 Common-Mode Input Range VCMR (Note 2) Common-Mode Rejection CMR VRS+ > +2.0V Supply Current Leakage Current ICC IRS+, IRSIRS+ Input Bias Current IRSFull-Scale Sense Voltage VSENSE Total OUT Voltage Error (Note 3) OUT High Voltage (Note 5) 2 (VCC VOH) MIN Guaranteed by PSR test TYP MAX UNITS 28 V 28 90 VRS+ > +2.0V, VCC = 12V 0.42 VCC = 0 0.3 V dB 1.0 mA 3 µA VRS+ > +2.0V 0 50 VRS+ ≤ +2.0V -350 50 VRS+ > +2.0V 0 100 VRS+ ≤ +2.0V -700 µA 100 VSENSE = VRS+ - VRS- 150 mV VSENSE = +100mV, VCC = +12V, VRS+ = +12V ±0.5 5.75 VSENSE = +100mV, VCC = +12V, VRS+ = +12V, TA = +25°C 0.5 3.25 VSENSE = +100mV, VCC = +28V, VRS+ = +28V 0.5 5.75 VSENSE = +100mV, VCC = +12V, VRS+ = +0.1V -9 ±24 VCC = +12V, VRS+ =+12V, VSENSE = +6.25mV (Note 4) ±7.5 MAX4173T, VCC = +3.0V 0.8 1.2 MAX4173F, VCC = +7.5V 0.8 1.2 MAX4173H, VCC = +15V 0.8 1.2 _______________________________________________________________________________________ % V 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ (VRS+ = 0 to +28V, VCC = +3V to +28V, VSENSE = 0, TA = TMIN to TMAX, RLOAD = ¥ unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.) (Note 1) PARAMETER Bandwidth SYMBOL BW CONDITIONS VRS+ = +12V, VCC = +12V, CLOAD = 5pF MIN MAX4173T, VSENSE = +100mV, 1.7 MAX4173F, VSENSE = +100mV, 1.4 MAX4173H, VSENSE = +100mV, 1.2 VSENSE = +6.25mV, (Note 4) 0.6 AV OUT Settling Time to 1% of Final Value OUT Output Resistance Power-Supply Rejection 50 MAX4173H 100 MAX4173T/F VSENSE = +10mV to +150mV TA = -40°C to +85°C MAX4173H VSENSE = +10mV to +100mV TA = -40°C to +85°C TA = +25°C 0.5 VCC = +12V, VRS+ = +12V, CLOAD = 5pF VSENSE = +6.25mV to +100mV 400 VSENSE = +100mV to +6.25mV 800 V/V 4.0 TA = +25°C 0.5 ±2.5 % 4.0 ±2.5 ns ROUT PSR UNITS 20 MAX4173F DAV Gain Accuracy MAX MHz MAX4173T Gain TYP 12 MAX4173T, VSENSE = 80mV, VRS+ ≥ +2V 60 84 MAX4173F, VSENSE = 32mV, VRS+ ≥ +2V 60 91 MAX4173H, VSENSE = 16mV, VRS+ ≥ +2V 60 95 kW dB Power-Up Time to 1% of Final Value VSENSE = +100mV, CLOAD = 5pF 10 µs Saturation Recovery Time VCC = +12V, VRS+ = +12V (Note 6) 10 µs Note 1: All devices are 100% production tested at TA = +25°C. All temperature limits are guaranteed by design. Note 2: Guaranteed by Total Output Voltage Error Test. Note 3: Total OUT Voltage Error is the sum of gain and offset voltage errors. Note 4: +6.25mV = 1/16 of +100mV full-scale voltage. Note 5: VSENSE such that output stage is in saturation. Note 6: The device does not experience phase reversal when overdriven. _______________________________________________________________________________________ 3 MAX4173T/F/H ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued) 標準動作特性 ______________________________________________________________________ (VCC = +12V, VRS+ = +12V, VSENSE = +100mV, TA = +25°C, unless otherwise noted.) MAX4173H 400 MAX4173F 390 400 MAX4173F 350 300 MAX4173H 15 20 25 SUPPLY VOLTAGE (V) TOTAL OUTPUT ERROR vs. SUPPLY VOLTAGE 0.30 MAX4173T 0 MAX4173H -0.15 MAX4173F -0.30 25 40 55 70 0 1.0 1.5 2.0 2.5 TOTAL OUTPUT ERROR vs. SUPPLY VOLTAGE TOTAL OUTPUT ERROR vs. FULL-SCALE SENSE VOLTAGE MAX4173H 0 MAX4173F -2 28 4 VCC = 28V 3 2 MAX4173H 1 0 MAX4173T -1 15 20 25 MAX4173F -2 0 30 5 10 15 20 25 30 -10 4 TOTAL OUTPUT ERROR (%) -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 MAX4173H 2 MAX4173T 0 -2 MAX4173F -4 1M 10M 200 0.8 MAX4173T MAX4173H 0.4 0 -0.4 MAX4173F -6 -0.8 -1.2 -10 -100 150 GAIN ACCURACY vs. TEMPERATURE -8 -90 FREQUENCY (Hz) 100 1.2 MAX4173 toc08 6 MAX4173 toc07 0 100k 50 VSENSE (mV) TOTAL OUTPUT ERROR vs. COMMON-MODE VOLTAGE POWER-SUPPLY REJECTION vs. FREQUENCY 10k 0 SUPPLY VOLTAGE (V) SUPPLY VOLTAGE (V) GAIN ACCURACY (%) 10 1k 0.5 VRS+ (V) -6 100 MAX4173H VSENSE = 6.25mV -0.60 5 0.4 TEMPERATURE (°C) MAX4173T 2 VSENSE = 100mV 0 MAX4173F 85 -4 -0.45 MAX4173T 0.6 MAX4173 toc09 0.15 10 4 TOTAL OUTPUT ERROR (%) 0.45 -5 6 MAX4173 toc04 0.60 0.8 0 -50 -35 -20 30 TOTAL OUTPUT ERROR (%) 10 MAX4173 toc05 5 1.0 0.2 150 0 MAX4173 toc03 1.2 200 370 TOTAL OUTPUT ERROR (%) MAX4173 toc02 MAX4173T 450 250 380 4 SUPPLY CURRENT vs. RS+ VOLTAGE 1.4 SUPPLY CURRENT (mA) 420 410 500 SUPPLY CURRENT (mA) SUPPLY CURRENT (mA) MAX4173 TOC01 MAX4173T 430 SUPPLY CURRENT vs. TEMPERATURE 550 MAX4173 toc06 SUPPLY CURRENT vs. SUPPLY VOLTAGE 440 PSR (dB) MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 0 5 10 15 20 25 COMMON-MODE VOLTAGE (V) 30 -50 -35 -20 -5 10 25 40 TEMPERATURE (°C) _______________________________________________________________________________________ 55 70 85 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ (VCC = +12V, VRS+ = +12V, VSENSE = +100mV, TA = +25°C, unless otherwise noted.) MAX4173 toc10 2.0 TOTAL OUTPUT ERROR (%) 1.5 1.0 0.5 MAX4173 toc11 MAX4173T LARGE-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE (VSENSE = 6mV to 100mV) TOTAL OUTPUT ERROR vs. TEMPERATURE CL = 5pF MAX4173H IN (45mV/div) MAX4173T 100mV 6mV 0 2V -0.5 MAX4173F OUT (500mV/div) -1.0 0.120V -1.5 -2.0 -50 -35 -20 -5 10 25 40 55 70 85 2ms/div TEMPERATURE (°C) CL = 5pF IN (45mV/div) MAX4173 toc13 MAX4173H LARGE-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE (VSENSE = 6mV to 100mV) MAX4173 toc12 MAX4173F LARGE-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE (VSENSE = 6mV to 100mV) CL = 5pF 100mV 6mV IN (45mV/div) 100mV 6mV 10V 5V OUT (2V/div) OUT (3V/div) 0.6V 0.3V MAX4173T SMALL-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE (VSENSE = 95mV TO 100mV) MAX4173F SMALL-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE (VSENSE = 95mV TO 100mV) CL = 5pF IN (5mV/div) MAX4173 toc16 2ms/div MAX4173 toc14 2ms/div CL = 5pF 100mV 95mV IN (5mV/div) 100mV 95mV 2.0V 5V OUT (50mV/div) 1.9V OUT (100mV/div) 4.75V 2ms/div 2ms/div _______________________________________________________________________________________ 5 MAX4173T/F/H 標準動作特性(続き) _________________________________________________________________ 標準動作特性(続き) _________________________________________________________________ (VCC = +12V, VRS+ = +12V, VSENSE = +100mV, TA = +25°C, unless otherwise noted.) MAX4173H SMALL-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE (VSENSE = 95mV to 100mV) CL = 5pF IN (5mV/div) MAX4173 toc17 START-UP DELAY (VCC = 0 to 4V) (VSENSE = 100mV) MAX4173 toc15 MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 100mV 95mV 4V IN (2V/div) 0V 2V 10V OUT (200mV/div) OUT (1V/div) 0V 9.5V 5ms/div 2ms/div 端子説明 __________________________________________________________________________ 端子 名称 6 機 能 SOT23-6 SOP 1, 2 3 GND グランド 3 1 VCC 電源電圧入力。0.1µFコンデンサでGNDにバイパスして下さい。 4 8 RS+ 外付検出抵抗の電源側接続点。 5 6 RS- 外付検出抵抗の負荷側接続点。 6 4 OUT 電圧出力。VOUTは検出電圧(VRS+ - VRS-)に比例します。出力インピーダンスは約12kΩです。 – 2, 5, 7 N.C. 無接続。内部接続されていません。 _______________________________________________________________________________________ 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ MAX4173は、入力同相電圧範囲(0∼+28V)が電源電圧 に依存しないハイサイド電流検出アンプです。この 機能により、消耗しきったバッテリからの電流を監視 できるだけでなく、電源電圧(VCC)よりも大幅に高い電圧 でのハイサイド電流検出も可能になっています。 MAX4173の動作は次の通りです。ソースからの電流は RSENSEを通って負荷に流れます(図1)。内部検出アンプ の反転入力はハイインピーダンスであることから、RG2 には(入力バイアス電流を無視すれば)電流は殆ど流れま せん。このため、検出アンプの反転入力電圧はVSOURCE (ILOAD)(RSENSE)になります。アンプのオープンループ 利得の働きにより、非反転入力は強制的に反転入力と実質 的に同じ電圧レベルになります。このため、RG1の両端 の電圧降下は(ILOAD)(RSENSE)に等しくなります。また、 IRG1はRG1を流れるため、IRG1 = (ILOAD)(RSENSE)/RG1 となります。内部電流ミラーはIRG1を電流利得係数(β) だけ増倍してIRGD = β・IRG1とします。これを解くと IRGD = β・(ILOAD)(RSENSE)/RG1となります。出力イン ピ ー ダ ン ス が 無 限 で あ る と 仮 定 す る と 、 V OUT = ( I RGD) ( R G D ) 。 I RGDの 式 を 代 入 し て 移 項 す る と 、 VOUT = β・(RGD/RG1)(RSENSE・ILOAD)。デバイスの 利得はβ・RGD/RG1に等しくなります。従って、 V OUT = (GAIN)(R SENSE )(I LOAD )となります。ここで MAX4173Tの場合は利得= 20、MAX4173Fの場合は 利得= 50、MAX4173Hの場合は利得= 100です。 RSENSE VSOURCE 0 TO +28V +3V TO +28V VCC TO LOAD BATTERY RS- RG1 RG2 A1 MAX4173 CURRENT MIRROR OUT IRGD アプリケーション情報 ___________________ 推奨部品定数 MAX4173は、様々な値の検出抵抗を使用することに よって広範囲の電流を検出できます。表1にMAX4173 の標準動作用の一般的な抵抗値が記載されています。 RSENSEの選択 小さな電流を高精度で測定したい場合は、R SENSE の 値を大きくして下さい。値を大きくすれば検出電圧が 大きくなり、内部オペアンプのオフセット電圧誤差が 減少します。 非常に大きな電流を監視するアプリケーションにおいて は、RSENSEがI2 R損失を放熱できなければなりません。 抵抗の定格電力消費を超えると、抵抗値がドリフト したり、あるいは完全に故障して、端子間に絶対最大 定格を超える差動電圧を発生することがあります。 ISENSEの高周波成分が大きい場合は、RSENSEのインダク タンスを小さくして下さい。巻線抵抗はインダクタンス が最も大きく、金属皮膜抵抗はそれよりも多少良好です。 こうしたアプリケーションにおいては低インダクタンス 金属膜抵抗が最適です。 PCBの配線をRSENSEとして使用する方法 ILOAD RS+ IRG1 フルスケール出力電圧範囲はRSENSE抵抗及びMAX4173 の利得バージョンから、最適なものを選択することに よって設定できます。 VOUT RSENSEのコストが問題になり、しかも精度が重要でな い場合は、図2に示す別法が使えます。この解決法では 銅のプリント基板(PCB)の配線を使用して検出抵抗を 形成します。幅0.1インチ(0.25cm)の2オンス(70ミク ロン厚)銅の抵抗率は、30mΩ/フィートです。また、 銅抵抗の温度係数はかなり大きいため(約0.4%/℃)、 温度変動の大きなシステムにおいてはこの影響を補償 する必要があります。また、銅の配線の最大電力消費 を超えてはなりません。 例えば、MAX4173Tで最大負荷電流を10A、RSENSEを 5mΩとした場合、フルスケールVSENSEは50mVとなり、 最大VOUTは1Vとなります。この場合のRSENSEとして は、幅0.1インチ(2.5mm)の銅の配線を約5cm必要と します。 RGD = 12k GND 図1. ファンクションダイアグラム _______________________________________________________________________________________ 7 MAX4173T/F/H 詳細 ___________________________________ MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 表1. 推奨部品定数 FULL-SCALE LOAD CURRENT ILOAD (A) CURRENT-SENSE RESISTOR RSENSE (mW) GAIN FULL-SCALE OUTPUT VOLTAGE (FULL-SCALE VSENSE = 100mV) VOUT (V) 20 2.0 0.1 1000 50 5.0 100 10.0 1 100 5 20 10 10 INPUT 0.1 in. COPPER + _ 0.3 in. COPPER VSENSE RS- RS+ 2.0 5.0 100 10.0 20 2.0 50 5.0 100 10.0 20 2.0 50 5.0 100 10.0 LOAD/BATTERY RSENSE 0.3 in. COPPER 20 50 VIN +3V TO +28V +3V TO +28V ILOAD VSENSE LOW-COST 0 TO +28V SWITCHING REGULATOR RSENSE RS+ RS- VCC VCC 0.1mF 0.1mF MAX4173 MAX4173T OUT LOAD/ BATTERY OUT GND GND 図2. プリント基板を使った場合のMAX4173の接続 図3. 電流ソース 出力インピーダンス 出力負荷によって生じるパーセント誤差は次式で表さ れます。 MAX4173の出力は12kΩの抵抗を駆動する電流ソース です。OUTに抵抗性負荷を追加するとMAX4173の出力 利得が減少します。殆どのアプリケーションにおいて は、出力誤差を最小限に抑えるためにOUTをハイイン ピーダンス入力段に接続して下さい。出力バッファが 必要な場合は、単一電源動作時に入力同相範囲と出力 電圧スイングがグランドを含むオペアンプを使用して 下さい。オペアンプの電源電圧範囲はシステムに予想 される電圧をカバーしている必要があります。 8 æ ö RLOAD %ERROR = 100 ç - 1÷ è 12kW + RLOAD ø ここで、RLOADはOUTにかかる外部負荷です。 電流ソース回路 図3にMAX4173とスイッチングレギュレータを使った 電流ソースのブロック図を示します。 _______________________________________________________________________________________ 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ TOP VIEW GND 1 GND 2 MAX4173 6 OUT 5 RS- VCC 1 8 RS+ 7 N.C. 3 6 RS- OUT 4 5 N.C. N.C. 2 GND VCC 3 4 SOT23-6 RS+ MAX4173 SO チップ情報 _____________________________ TRANSISTOR COUNT: 187 _______________________________________________________________________________________ 9 MAX4173T/F/H ピン配置 __________________________________________________________________________ パッケージ ________________________________________________________________________ 6LSOT.EPS MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 10 ______________________________________________________________________________________ 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ SOICN.EPS ______________________________________________________________________________________ 11 MAX4173T/F/H パッケージ(続き) ___________________________________________________________________ MAX4173T/F/H 低コスト、SOT23、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ NOTES 販売代理店 〒169 -0051東京都新宿区西早稲田3-30-16（ホリゾン1ビル） TEL. (03)3232-6141 FAX. (03)3232-6149 マキシム社では全体がマキシム社製品で実現されている回路以外の回路の使用については責任を持ちません。回路特許ライセンスは明言されていません。 マキシム社は随時予告なしに回路及び仕様を変更する権利を保留します。 12 ____________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600 © 1999 Maxim Integrated Products is a registered trademark of Maxim Integrated Products.