作者：Dilian Reyes
Linear Technology公司

引言

LTC4151是一款高壓側(cè)電源監(jiān)視器，包含用來(lái)測(cè)量電流與電壓及輔助輸入電壓的12位ADC。它通過(guò)廣泛使用的I2C接口讀取數(shù)據(jù)，并具備非同尋常的7V至80V工作電壓范圍，這允許其覆蓋從12V汽車到48V電訊的廣泛應(yīng)用。

監(jiān)測(cè)汽車電源

現(xiàn)如今，汽車電池在汽車系統(tǒng)中使用的廣泛程度遠(yuǎn)勝以往，而其中很多系統(tǒng)在電池未充電時(shí)運(yùn)行，如信息/娛樂(lè)系統(tǒng)或電源插座插入器件。

LTC4151的高輸入電壓非常適于監(jiān)測(cè)高瞬變環(huán)境中的電源，比如汽車系統(tǒng)。在圖1中，LTC4151通過(guò)一個(gè)電源插座處的5mΩ感測(cè)電阻器監(jiān)測(cè)高達(dá)16A電源，并通過(guò)I2C接口向微控制器饋送數(shù)據(jù)。

我們利用一個(gè)便攜GPS單元來(lái)說(shuō)明此問(wèn)題。在GPS單元插入電源插座時(shí)，GPS單元上電并為自身內(nèi)部電池充電，從12.1V電源汲取396mA電流。GPS單元消耗的4.8W功率相對(duì)較低，因而系統(tǒng)不會(huì)立即發(fā)出電量警報(bào)。但是，若電源插座插入的是更大功率器件，如帶雙LCD顯示器的內(nèi)建DVD播放器或外部60W熱電冷卻器，它們將會(huì)以比GPS單元更快的速度將電池電量消耗殆盡。LTC4151的高分辨率、高精度12位ADC會(huì)將電量信息譯出并顯示于汽車中控臺(tái)(in-dash)屏幕上，主機(jī)也可利用ADC關(guān)閉此通道，從而避免電池電量全部耗盡。

監(jiān)測(cè)帶PoE的電訊系統(tǒng)電源

寬廣的輸入電壓范圍是LTC4151的一大優(yōu)勢(shì)，這令其有能力監(jiān)測(cè)較大電壓應(yīng)用，如電訊系統(tǒng)中的高壓電源。新興的IEEE 802.3af以太網(wǎng)絡(luò)供電(PoE)標(biāo)準(zhǔn)近年來(lái)已由此受益匪淺。

如圖2所示，LTC4151-1監(jiān)測(cè)隔離48V電源，該電源為L(zhǎng)TC4263單端供電設(shè)備(PSE)控制器供電。LTC4151-1采用分離雙向SDA線將數(shù)據(jù)入與數(shù)據(jù)出相隔離，從而令光耦合器與微控制器之間的隔離通訊變地非常簡(jiǎn)單。上拉電阻器直接縛在48V電源上，與內(nèi)部具6V箝位電壓的SCL、SDAI接腳連接，反向SDAO通過(guò)光耦二極管配置為箝位。低速光耦合器顯示，LTC4263為其自身提供5V電源，LTC4151的大電壓保護(hù)I2C接腳，PoE側(cè)無(wú)需獨(dú)立數(shù)字電源，只需獨(dú)立的單48V電源即可。

圖1：LTC4151監(jiān)測(cè)帶GPS單元的汽車電源插座的電壓與電流

圖2：LTC4151-1用于帶LTC4263的PoE單端PSE。與隔離微控制器通過(guò)I2C通訊

根據(jù)電源等級(jí)選項(xiàng)(4W、7W與15.4W)，可將線末端的受電設(shè)備(PD)的電源需求分類。LTC4263向電源管理電阻器輸出電流，電流的大小與插入PD所屬的電源等級(jí)成比例。LTC4151-1通過(guò)其輔助ADC輸入測(cè)量PD的電壓，并向微控制器匯報(bào)測(cè)量結(jié)果，微控制器即可據(jù)此得出當(dāng)前的電源等級(jí)。然后，微控制器讀取當(dāng)前埠汲取的電流，測(cè)定PD的耗電是否能被其所屬的電源等級(jí)所接受，并確認(rèn)至PSE控制器的電源電壓符合PoE標(biāo)準(zhǔn)。

LTC4151的地址可配置，因而可在同一總線運(yùn)行多個(gè)LTC4151，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)每個(gè)埠的多埠解決方案。這協(xié)助控制器利用從優(yōu)化輸入至獨(dú)立埠的可用電源，實(shí)現(xiàn)電源管理功能。

LTC4151還具備一些額外的優(yōu)點(diǎn)：集成了電流感測(cè)放大器、輸入電壓電阻分割器、精密ADC電壓基準(zhǔn)及信道選擇MUX。這些器件提升了外部組件相對(duì)于差異的精確度，也節(jié)約了離散組件的成本。

本文小結(jié)

LTC4151是一款使用簡(jiǎn)單且功能豐富的電源監(jiān)視器，適于各種汽車、電訊及工業(yè)應(yīng)用。它通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的I2C接口，即可為7V至80V正向電源軌提供極其精確的電壓與電流監(jiān)測(cè)。