19-2048; Rev 0; 4/01 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 特長 _______________________________ MAX4073は、低コストのハイサイド電流検出アンプです。 利得設定抵抗を排除した電圧出力を備えているため、 携帯電話、ノートブックコンピュータ、PDA及びその 他の電流監視を必要とする機器に最適です。ハイサイド 電流監視はバッテリ駆動機器のグランド経路に干渉し ないため、MAX4073はバッテリ駆動機器に特に適して います。入力同相電圧範囲は+2V∼+28Vで、電源電圧 には影響されません。MAX4073は帯域幅が1.8MHzと 広いため、バッテリ充電器制御ループの中で使用する のに適しています。 ♦ 低コスト、コンパクト電流検出解決法 3つの電圧利得バージョン及びユーザ選択の外部検出抵抗 により、フルスケール電流読取りが設定されます。その 高度な集積化により、MAX4073は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。 ♦ 自動車用温度範囲:-40℃∼+125℃ MAX4073は+3V∼+28Vの単一電源で動作し、消費電流 は僅か0.5mAです。本デバイスは自動車用動作温度範囲 (-40℃∼+125℃)で仕様が測定されており、パッケージ は省スペースの5ピンSC70(SOT23の半分)で提供され ています。 ♦ 3つの利得バージョンが入手可能 +20V/V (MAX4073T) +50V/V (MAX4073F) +100V/V (MAX4073H) ♦ フルスケール精度:±1.0% ♦ 消費電流:500µA ♦ 広帯域幅:1.8MHz ♦ 同相範囲:+2V∼+28V(電源電圧に依存しません) ♦ パッケージ:省スペース5ピンSC70 標準動作回路 ________________________ RSENSE これと同様の6ピンSOT23デバイスで同相電圧範囲の 広いもの(0∼+28V)については、MAX4173データ シートを参照して下さい。 +3V TO +28V RS+ VCC RS- 0.1µF アプリケーション_____________________ 携帯電話 ノートブックコンピュータ ポータブル/バッテリ駆動機器 スマートバッテリパック/充電器 PDA 電源管理機器 PAバイアス制御 システム全体/ボードレベルの電流監視 高精度電流ソース ILOAD VSENSE +2V TO +28V MAX4073T/F/H A/D CONVERTER LOAD/ BATTERY OUT GND ピン配置は最後に記載されています。 型番_______________________________________________________________________ PART TEMP. RANGE PIN-PACKAGE MAX4073TAXK-T -40°C to +125°C 5 SC70-5 GAIN (V/V) 20 TOP MARK ACM MAX4073TAUT-T -40°C to +125°C 6 SOT23-6 20 AAUE MAX4073FAXK-T -40°C to +125°C 5 SC70-5 50 ACN MAX4073FAUT-T -40°C to +125°C 6 SOT23-6 50 AAUF MAX4073HAXK-T -40°C to +125°C 5 SC70-5 100 ACO MAX4073HAUT-T -40°C to +125°C 6 SOT23-6 100 AAUG ________________________________________________________________ Maxim Integrated Products 1 本データシートに記載された内容は、英語によるマキシム社の公式なデータシートを翻訳したものです。翻訳により生じる相違及び誤りに ついての責任は負いかねます。正確な内容の把握にはマキシム社の英語のデータシートをご参照下さい。 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。www.maxim-ic.com MAX4073T/F/H 概要 _______________________________ MAX4073T/F/H 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS VCC to GND ............................................................-0.3V to +30V RS+, RS- to GND....................................................-0.3V to +30V OUT to GND ...............................................-0.3V to (VCC + 0.3V) Output Short-Circuit to GND ......................................Continuous Differential Input Voltage (VRS+ - VRS-) .................................±5V Current Into Any Pin..........................................................±20mA Continuous Power Dissipation (TA = +70°C) 5-pin SC70 (derate 2.27mW/°C above +70°C) ............200mW 6-pin SOT23 (derate 8.7mW/°C above +70°C)............696mW Operating Temperature Range .........................-40°C to +125°C Junction Temperature ......................................................+150°C Storage Temperature Range .............................-65°C to +150°C Lead Temperature (soldering, 10s) .................................+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+ = +2V to +28V, VSENSE = (VRS+ - VRS-) = 0, VCC = +3V to +28V, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.) (Note 1) PARAMETER MAX UNITS VCC (Note 2) 3 28 V Common-Mode Input Range VCMR (Note 3) 2 28 V Common-Mode Rejection CMR VSENSE = 100mV, VCC = 12V 90 VCC = 28V 0.5 1.2 mA VCC = 0, VRS+ = 28V 0.05 1 µA Operating Voltage Range Supply Current Leakage Current Input Bias Current Full-Scale Sense Voltage SYMBOL ICC IRS+/IRS- CONDITIONS MIN TYP IRS+ 20 60 IRS- 40 120 VSENSE VSENSE = (VRS+ - VRS-) 150 VSENSE = 100mV, VCC = 12V, VRS+ = 2V ±1.0 VSENSE = 100mV, VCC = 12V, VRS+ = 12V, TA = +25oC ±1.0 VSENSE = 100mV, VCC = 12V, VRS+ = 12V, TA = TMIN to TMAX Total OUT Voltage Error (Note 4) VSENSE = 100mV, VCC = 28V, VRS+ = 28V, TA = +25oC VSENSE = 6.25mV (Note 5); VCC = 12V, VRS+ = 12V OUT High Voltage VOS (VCC - VOH) VCC = VRS+ = 12V, VSENSE > 10mV VSENSE = 150mV mV ±5.0 % ±1.0 ±5.0 ±8.5 ±7.5 1.0 mV MAX4073T, VCC = 3V MAX4073F, VCC = 7.5V 0.8 MAX4073H, VCC = 15V 2 µA ±7.0 VSENSE = 100mV, VCC = 28V, VRS+ = 28V, TA = TMIN to TMAX Extrapolated Input Offset Voltage dB _______________________________________________________________________________________ 1.2 V 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ (VRS+ = +2V to +28V, VSENSE = (VRS+ - VRS-) = 0, VCC = +3V to +28V, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25°C.) (Note 1) PARAMETER Bandwidth SYMBOL BW CONDITIONS VCC = 12V, VRS+ = 12V, CLOAD = 5pF MIN MAX4073T, VSENSE = 100mV 1.8 MAX4073F, VSENSE = 100mV 1.7 MAX4073H, VSENSE = 100mV 1.6 MAX4073T/F/H VSENSE = 6.25mV (Note 5) 600 MAX4073T AV Gain ∆AV Gain Accuracy 50 MAX4073H 100 VCC = 12V, TA = +25°C VRS+ = 12V, VSENSE = 10mV to 150mV, TA = TMIN to TMAX MAX4073T/F VCC = 12V VRS+ = 12V CLOAD = 5pF Output Resistance ±1.0 PSRR MHz kHz V/V ±4.5 % ±1.0 ±4.5 ±6.5 VSENSE = 6.25mV to 100mV 400 VSENSE = 100mV to 6.25mV 800 ns 12 VCC = 3V to 28V UNITS ±6.5 ROUT Power-Supply Rejection Ratio MAX 20 MAX4073F VCC = 12V, TA = +25°C VRS+ = 12V, VSENSE = 10mV to 100mV, TA = TMIN to TMAX MAX4073H OUT Settling Time to 1% of Final Value TYP VSENSE = 60mV, MAX4073T 70 78 VSENSE = 24mV, MAX4073F 70 85 VSENSE = 12mV, MAX4073H 70 90 kΩ dB Power-Up Time (Note 6) CLOAD = 5pF, VSENSE = 100mV 5 µs Saturation Recovery Time (Note 7) VCC = 12V, VRS+ = 12V, CLOAD = 5pF 5 µs Note 1: Note 2: Note 3: Note 4: Note 5: Note 6: Note 7: All devices are 100% production tested at TA = +25°C. All temperature limits are guaranteed by design. Inferred from PSRR test. Inferred from OUT Voltage Error test. Total OUT Voltage Error is the sum of the gain and offset errors. 6.25mV = 1/16 of 100mV full-scale sense voltage. Output settles to within 1% of final value. The device will not experience phase reversal when overdriven. _______________________________________________________________________________________ 3 MAX4073T/F/H ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued) 標準動作特性 _______________________________________________________________ (VCC = +12V, VRS+ = +12V, VSENSE = 100mV, CL = 5pF, TA = +25°C, unless otherwise noted.) SUPPLY CURRENT vs. SUPPLY VOLTAGE MAX4073F 0.49 0.48 0.47 MAX4073T 0.46 1.1 1.0 MAX4073F 0.9 0.8 0.7 0.45 MAX4073T 0.6 VSENSE = 6.25mV 10 15 20 25 5 10 15 20 25 30 -50 25 50 75 100 SUPPLY CURRENT vs. VRS+ VOLTAGE OUTPUT HIGH VOLTAGE (VCC - VOH) vs. TEMPERATURE 0.51 0.50 MAX4073F 0.49 VSENSE = 100mV 1.50 MAX4073H 1.40 MAX4073T 0.8 0.7 1.20 1.10 MAX4073F 1.00 0.90 15 20 25 0.4 0.1 0 0 30 0.5 0.2 0.60 10 0.6 0.3 MAX4073T 0.70 0.47 VSENSE = 150mV 0.9 1.30 0.80 0.48 5 10 15 20 25 30 -50 -25 0 25 50 75 100 VRS+ (V) VRS+ (V) TEMPERATURE (°C) TOTAL OUTPUT ERROR vs. SUPPLY VOLTAGE TOTAL OUTPUT ERROR vs. SUPPLY VOLTAGE TOTAL OUTPUT ERROR vs. COMMON-MODE VOLTAGE MAX4073H 0.2 0 -0.2 -0.4 MAX4073T -0.6 VSENSE = 6.25mV 1.5 1.0 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.0 10 15 20 SUPPLY VOLTAGE (V) 25 30 0.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -3.0 -2.0 5 125 -2.5 -1.5 -0.8 1.0 TOTAL OUTPUT ERROR (%) 0.6 0.4 2.0 MAX4073 toc08 MAX4073F TOTAL OUTPUT ERROR (%) VSENSE = 100mV MAX 4073 toc07 1.0 125 1.0 MAX4073 toc05 1.60 VCC - VOH (V) 0.52 0 0 SUPPLY CURRENT vs. VRS+ VOLTAGE MAX4073H 0.8 -25 TEMPERATURE (˚C) 0.53 4 0.1 SUPPLY VOLTAGE (V) VSENSE = 6.25mV 5 0.2 SUPPLY VOLTAGE (V) 0.54 0 0.3 0 0 30 SUPPLY CURRENT (mA) 5 MAX4073 toc04 0 0.4 VSENSE = 100mV 0.5 0.43 0.5 MAX4073 toc09 0.44 SUPPLY CURRENT (mA) 1.2 VSENSE = 0 VCC = +28V 0.6 MAX4073 toc06 0.50 MAX4073H 1.3 SUPPLY CURRENT (mA) SUPPLY CURRENT (mA) 0.51 1.4 SUPPLY CURRENT (mA) MAX4073H 0.7 MAX4073 toc02 0.52 1.5 MAX4073 toc01 0.53 SUPPLY CURRENT vs. TEMPERATURE MAX4073 toc03 SUPPLY CURRENT vs. SUPPLY VOLTAGE TOTAL OUTPUT ERROR (%) MAX4073T/F/H 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 0 5 10 15 20 SUPPLY VOLTAGE (V) 25 30 0 5 10 15 20 25 COMMON-MODE VOLTAGE (V) _______________________________________________________________________________________ 30 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ (VCC = +12V, VRS+ = +12V, VSENSE = 100mV, CL = 5pF, TA = +25°C, unless otherwise noted.) 1.5 GAIN ACCURACY (%) VCC = +12V 0.4 0.2 0 -0.2 VCC = +28V -0.4 0 -0.5 5 -2.0 -25 0 25 50 75 0 -50 100 125 150 -25 TEMPERATURE (°C) 0 25 75 50 TEMPERATURE (°C) 100 125 0.1 1 10 100 FREQUENCY (kHz) 1000 10,000 MAX4073T SMALL-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE POWER-SUPPLY REJECTION RATIO vs. FREQUENCY MAX4073 toc14 MAX4073 toc13 100 MAX4073H 90 100mV MAX4073F 80 PSRR (dB) 20 10 -1.5 -50 MAX4073T 25 15 -0.6 -1.0 MAX4073F 35 30 0.5 -1.0 -0.8 MAX4073H 40 1.0 MAX4073 toc12 VSENSE = (10mV - 100mV) GAIN (dB) 0.6 45 MAX4073 toc11 0.8 TOTAL OUTPUT ERROR (%) 2.0 MAX4073 toc10 1.0 SMALL-SIGNAL GAIN vs. FREQUENCY GAIN ACCURACY vs. TEMPERATURE TOTAL OUTPUT ERROR vs. TEMPERATURE VSENSE 2.5mV/div MAX4073T 70 95mV 60 2V 50 40 OUT 50mV/div 30 1.9V 20 0.1 1 10 100 1µs/div 1000 FREQUENCY (kHz) MAX4073H SMALL-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE MAX4073F SMALL-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE MAX4073 toc16 MAX4073 toc15 100mV 100mV VSENSE 2.5mV/div VSENSE 2.5mV/div 95mV 95mV 5V 10V OUT 125mV/div OUT 250mV/div 9.5V 4.75V 1µs/div 1µs/div _______________________________________________________________________________________ 5 MAX4073T/F/H 標準動作特性(続き) __________________________________________________________ MAX4073T/F/H 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 標準動作特性(続き) __________________________________________________________ (VCC = +12V, VRS+ = +12V, VSENSE = 100mV, CL = 5pF, TA = +25°C, unless otherwise noted.) MAX4073T LARGE-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE MAX4073F LARGE-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE MAX4073 toc17 MAX4073 toc18 100mV 100mV VSENSE 45mV/div VSENSE 45mV/div 6.25mV 6.25mV 2V 5V OUT 0.9V/div OUT 2.35V/div 0.120V 0.3V 1µs/div 1µs/div MAX4073H LARGE-SIGNAL TRANSIENT RESPONSE MAX4073T OVERDRIVE RESPONSE MAX4073 toc19 MAX4073 toc20 VCC = +3V 250mV 100mV VSENSE 100mV/div VSENSE 45mV/div 6.25mV 50mV 10V VOH OUT 4.7V/div OUT 600mV/div 0.6V 1V 1µs/div 1µs/div MAX4073T START-UP DELAY MAX4073 toc21 VCC = 0 to +4V 4V VCC 2V/div 0 2V OUT 1V/div 0 1µs/div 6 _______________________________________________________________________________________ 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 端子 PIN 機 能 FUNCTION 名称 NAME SOT23-6 1, 2 SC70-5 2 3 3 VCC 4 4 RS+ 外部検出抵抗への接続点(電源側) Power-Side Connection to the External Sense Resistor 5 5 RS- Load-Side Connection to the External Sense Resistor 外部検出抵抗への接続点(負荷側) 6 1 OUT Voltage Output. VOUT is proportional to VSENSE. Output impedance is approximately 電圧出力。VOUTはVSENSEに比例しています。出力インピーダンスは約12kΩです。 12kΩ. GND グランド Ground 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。 Supply Voltage Input. Bypass to GND with a 0.1µF capacitor. 詳細 _______________________________ MAX4073は、入力同相電圧範囲(+2V∼+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、最低+2Vのバッテリからの電流を監視 できるばかりでなく、電源電圧(VCC)より高い電圧での ハイサイド電流検出も可能になっています。 MAX4073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ため、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、I RG1はR G 1を流れるため、I RG1= ( 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 I RGD = β x I RG1 とします。 これを解くと IRGD = β x (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、 VOUT = (IRGD)(RGD)。IRGDの式を代入して移項すると、 VOUT = β x (RGD/RG1)(R SENSE x I LOAD)。デバイスの 利得は β x RGD/RG1に等しくなります。従って、 VOUT = (GAIN)(RSENSE)(ILOAD)。ここでMAX4073Tの 場合GAIN = 20V/V、MAX4073Fの場合GAIN = 50V/V、 MAX4073Hの場合はGAIN =100V/Vです。 フルスケール出力電圧範囲はRSENSE抵抗とMAX4073の 適当な利得バージョンを選択することによって設定 できます。 アプリケーション情報 _________________ 推奨部品定数 MAX4073は、様々な検出抵抗の値を使うことによって 広範囲の電流を検出できます。表1にMAX4073の標準 動作用の一般的な抵抗値が記載されています。 +3V TO +28V ILOAD RSENSE VSOURCE +2V TO +28V VCC TO LOAD/BATTERY RS+ IRG1 RS- RG1 RG2 A1 MAX4073T/F/H CURRENT MIRROR OUT VOUT IRGD RGD = 12kΩ GND 図1. ファンクションダイアグラム RSENSEの選択 小さな電流を高精度で測定するには、R SENSEの値を大 きくして下さい。値を大きくすると、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。標準的な検出電圧範囲は10mV∼150mVです。 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I2R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(±5V)を超える差動電圧を発生することがあります。 I SENSEの高周波成分が大きい場合は、R SENSE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。 _______________________________________________________________________________________ 7 MAX4073T/F/H 端子説明 ___________________________________________________________________ MAX4073T/F/H 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ VSENSE = 100mVの時、フルスケール出力電圧は利得に 依存して2V、5V又は10Vとなります。適正動作のため には、VCCがフルスケール電圧を1.2Vを超えるように して下さい(「標準動作特性」の「Output High Voltage (VCC - VOH ) vs. Temperature」を参照)。 INPUT 0.3in COPPER 0.1in COPPER 例えば、MAX4073Tで最大負荷電流を10A、R SENSE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(0.25cm)の銅トレースを約5cm必要とし ます。 出力インピーダンス MAX4073の出力は12kΩの抵抗を駆動する電流ソース です。O U Tに抵抗性負荷を追加するとMAX4073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O U T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って 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。 0.3in COPPER _ + VSENSE RS- RS+ +3V TO +28V VCC プリント基板トレースをRSENSEとして使用する方法 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 プリント基板(PCB)のトレース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、 銅トレースの最大電力消費を超えないで下さい。 LOAD/BATTERY RSENSE 0.1µF MAX4073T OUT GND 図2. プリント基板を使った場合のMAX4073Tの接続 VIN LOW-COST SWITCHING REGULATOR ILOAD VSENSE +2V TO +28V RSENSE +3V TO +28V RS+ VCC RS- 0.1µF MAX4073T/F/H LOAD/ BATTERY OUT GND 図3. 電流ソース 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。 RLOAD %ERROR = 100 − 1 12kΩ + RLOAD 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MAX4073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。 8 _______________________________________________________________________________________ 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ FULL-SCALE LOAD CURRENT ILOAD (A) CURRENT-SENSE RESISTOR RSENSE (mΩ) GAIN FULL-SCALE OUTPUT VOLTAGE (FULL-SCALE VSENSE = 100mV) VOUT (V) 20 2.0 0.1 1000 50 5.0 100 10.0 20 2.0 1 100 5 20 10 10 50 5.0 100 10.0 20 2.0 50 5.0 100 10.0 20 2.0 50 5.0 100 10.0 MAX4073T/F/H 表1. 推奨部品定数 ピン配置 ___________________________________________________________________ TOP VIEW OUT 1 GND 2 5 RS- MAX4073T/F/H VCC 3 GND 1 GND 2 4 RS+ SC70-5 MAX4073T/F/H VCC 3 6 OUT 5 RS- 4 RS+ SOT23-6 チップ情報 __________________________ TRANSISTOR COUNT: 187 PROCESS: Bipolar _______________________________________________________________________________________ 9 SC70, 5L.EPS パッケージ _________________________________________________________________ 6LSOT.EPS MAX4073T/F/H 低コスト、SC70、電圧出力 ハイサイド電流検出アンプ 〒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。 10 ____________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600 © 2001 Maxim Integrated Products is a registered trademark of Maxim Integrated Products.