負(fù)載功率監(jiān)控提升高端電流測(cè)量性能

同時(shí)集成有高端電流檢測(cè)放大器和模擬電壓乘法器的芯片可以輕松測(cè)量負(fù)載功耗。乘法器輸入的一端連接到負(fù)載電壓,另外一端連接到負(fù)載電流的內(nèi)部模擬端，由內(nèi)部電流檢測(cè)放大器產(chǎn)生與負(fù)載電流成比例的電壓。所以乘法器的輸出電壓與負(fù)載功率(VLIL)成正比。

　　對(duì)于需要數(shù)字轉(zhuǎn)換電流量的高端電流檢測(cè)應(yīng)用，內(nèi)部乘法器還有助于提高精度，無(wú)論ADC采用的是內(nèi)部基準(zhǔn)還是外部基準(zhǔn)，負(fù)載電流量化精度在很大程度上都取決于基準(zhǔn)的精度和穩(wěn)定度。

　　為了將電壓基準(zhǔn)精度的影響降至最小，將乘法器的外部輸入通過(guò)一個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接到基準(zhǔn)(圖1)。使電流測(cè)量結(jié)果為一個(gè)比值：任何基準(zhǔn)電壓的誤差和漂移都將按一定比例影響到ADC的輸入，與基準(zhǔn)電壓引起的整體誤差相抵消。所示電路可以在各種應(yīng)用中測(cè)量電池的充電和放電電流，用ADC的內(nèi)部基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)R1-R2分壓網(wǎng)絡(luò)，電路也可以提供良好性能。

　　IC的乘法輸出(POUT)送到輸入電壓范圍為0V到VREF的16位ADC，這里的VREF由外部穩(wěn)壓器提供，電壓在1.2V至3.8V之間(本例為3.8V)。乘法器輸入必須限制在0V到1V，將3.8V基準(zhǔn)電壓通過(guò)R1/R2電阻網(wǎng)絡(luò)分壓實(shí)現(xiàn)。假設(shè)R2 = 1kΩ，R1 = 2.8kΩ，VIN = 1V。芯片在Vsense和Iout之間有25倍增益，檢測(cè)電壓范圍(VSENSE)為0V到150mV，輸出(POUT和IOUT)范圍：0V到3.75V.

　　因此，使用POUT(替代IOUT)有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：送到ADC的信號(hào)與負(fù)載電流成正比，并根據(jù)VREF進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，下式描述了POUT/VREF和ILOAD、RSENSE以及R1和R2的關(guān)系：

　　POUT/VREF = ILOAD×RSENSE×25×VREF×R2/(R1+R2)/VREF=

　　ILOAD×RSENSE×25×R2/(R1+R2).

　　由此可以看出：ADC輸入和ADC滿量程輸入的比(POUT/VREF)與VREF的精度無(wú)關(guān)。

　　電流測(cè)量的整體精度取決于很多因素: 電阻精度、放大器的增益誤差、電壓失調(diào)和偏置電流，基準(zhǔn)電壓的精度、ADC誤差以及上述因素的溫漂。本文提到的電路僅僅消除了其中一個(gè)因素(基準(zhǔn)電壓精度)的影響。VREF至少受三個(gè)誤差源的影響：

　　* 初始直流誤差(以標(biāo)稱值的百分比表示);

　　* VREF隨負(fù)載的變化;

　　* VREF隨溫度的變化。

圖2曲線是VCC = 5V，VSENSE固定為100mV時(shí)，乘法器輸入(IN)隨溫度的變化關(guān)系，由此可以看出溫度對(duì)基準(zhǔn)電壓的影響。圖3給出了POUT/VIN隨溫度的變化關(guān)系與其理想線性特性、IOUT/VIN隨溫度的變化關(guān)系與其理想線性特性的差別。