負載功率監(jiān)控提升高端電流測量性能

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

　　對于需要數(shù)字轉換電流量的高端電流檢測應用，內(nèi)部乘法器還有助于提高精度，無論ADC采用的是內(nèi)部基準還是外部基準，負載電流量化精度在很大程度上都取決于基準的精度和穩(wěn)定度。

　　為了將電壓基準精度的影響降至最小，將乘法器的外部輸入通過一個電阻分壓網(wǎng)絡連接到基準(圖1)。使電流測量結果為一個比值：任何基準電壓的誤差和漂移都將按一定比例影響到ADC的輸入，與基準電壓引起的整體誤差相抵消。所示電路可以在各種應用中測量電池的充電和放電電流，用ADC的內(nèi)部基準驅(qū)動R1-R2分壓網(wǎng)絡，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基準電壓通過R1/R2電阻網(wǎng)絡分壓實現(xiàn)。假設R2 = 1kΩ，R1 = 2.8kΩ，VIN = 1V。芯片在Vsense和Iout之間有25倍增益，檢測電壓范圍(VSENSE)為0V到150mV，輸出(POUT和IOUT)范圍：0V到3.75V.

　　因此，使用POUT(替代IOUT)有一個優(yōu)勢：送到ADC的信號與負載電流成正比，并根據(jù)VREF進行比例調(diào)節(jié)，下式描述了POUT/VREF和ILOAD、RSENSE以及R1和R2的關系：

　　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的精度無關。

　　電流測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因素(基準電壓精度)的影響。VREF至少受三個誤差源的影響：

　　* 初始直流誤差(以標稱值的百分比表示);

　　* VREF隨負載的變化;

　　* VREF隨溫度的變化。

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