引言
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175253.htm隨著當今電子產品設計複雜程度的不斷增加，管理功耗及優化整體效率變得愈加重要。從工業和電信應用到汽車和醫療設備，準確的電源電壓和電流監視對於其中的節能和可靠性保證都是十分關鍵的。電路板級的電源監視不再僅見於機架和伺服器，許多非傳統的應用也迅速成為了電源監視的用武之地，太陽能充電器、軍事武器及先進的汽車電子產品等只是其中為數不多的幾種而已。更為智能的高效系統以及一個相互關聯度更高的世界持續激起最終用戶對於控制和掌握電氣參數的需求，旨在始終堅持綠色環保並節約寶貴的資源。
雖然分立式電源監視解決方案可以使用一個微處理器和少量的其他組件來設計，但是系統開銷包括數據輪詢、參數乘法或數據分析，上佳的電源監視 IC可提供一種能緩解諸多此類繁重任務的簡單解決方案。如果獲知了電壓、電流或功率級別，就能即時了解系統的健康狀況。可能只需某種參數警報就能提供故障的早期檢測，從而能夠在災難性事件發生之前採取預防性措施。或者，也可以通過掌握使用模式 (例如：吸收電流隨時間的變化情況) 來優化系統。利用此類信息便可相應地進行資源的轉用，即把過度使用的部件之工作任務卸載至那些未充分使用的部件。
電源監視器角色模型
電源監視器有許多不同的設計方法，考慮到監視系統電源輸入需要多種組件，因此這一點並不令人驚訝。為測量電流，需要採用檢測電阻器和放大器，而且，如果放大器共模範圍擴展至正電源軌並將其輸出轉移至地，則是最便利的。測量電壓需要高精度的阻性分壓器，且倘若需要監視的電壓不止一個，那麼還必須在材料清單中添加一個多路復用器。接下來是一個多通道模數轉換器 (ADC)，以及一個高精度基準和某種與微處理器實現接口的工具，同時還可能與相鄰的 IC共享 I/O 線。假如需要檢測最小值和最大值或警報，則必需編寫並持續不斷地執行代碼。由於整體複雜性很高且不容易找到合適的組件，因此不難看出電源監視適合採用集成型解決方案。
通過把所有必要的功能部件集成在一個小型 3mm x 3mm QFN 或 MS12 封裝中，凌力爾特的 LTC2945 非常適用於眾多由於空間、複雜性或成本原因而無法採用分立式解決方案的應用。LTC2945 的工作電壓雖低至 2.7V，但能監視任何 0V 至 80V 電源軌的電壓和電流，及其自身特有的電源電壓和一個附加的電壓輸入。一個內置的並聯穩壓器可為高於 80V 的電源提供支持。為實現靈活性，將檢測電阻器外置，從而允許 LTC2945 準確地監視從 mA 級至 A 級甚至更大的電流。該 ADC 具有 12 位解析度、一個對於電壓為0.75%以及對於電流為0.75%的最大總未調整誤差 (TUE)。而且，附加 ADC 輸入 (ADIN 引腳) TUE 也僅為 0.75%。此外，LTC2945 還集成了一個數字乘法器，該乘法器可計算一個 24 位功率結果，並把該數值與測量、狀態和用戶配置一起存儲在可通過 I2C 訪問的寄存器中。
圖 1：LTC2945 的簡化方框圖
LTC2945 正設法進入許多複雜和空間受限的應用，包括 RAID 系統、電信、交通運輸、太陽能監視系統和工業計算機 / 控制系統。幸運的是：該器件只需要進行幾個簡單的連接。圖 2 示出了 LTC2945 監視一個 3.3V 微處理器的輸入電壓和電流以及由 12V 電源供電的情形。僅需的外部組件是一個檢測電阻器和 3 個上拉電阻器。
圖 2：採用 12V VDD輸入的 LTC2945 輸入電源監視器
由於具有很寬的軌至軌工作範圍，因此 LTC2945 適用於許多不同的低電壓和高電壓系統。不僅絕對最大額定值為 100V 的電源和檢測引腳提供了很大的裕量 (例如：在 48V 或 -48V 應用中)，而且零電壓檢測監視能力在監視短路或斷電情況下的電流水平方面完全同樣適用。零電壓時的故障電流水平能立即指示電源或負載是否出現故障，而不需要藉助額外的電路。內部 12 位 ΔΣADC 本質上在測量窗口內對輸入噪聲求平均，因此在噪聲環境中工作並不是問題。在掃描模式中，該 ADC 分別以 25μV、25mV 和 0.5mV 的解析度按順序連續地監視差分檢測電壓、電源或正檢測電壓、以及備用 ADC 輸入電壓。在連續掃描模式中，轉換操作具有一個 7.5Hz 的有效刷新率，不過用戶也可進入一種瞬像模式以進行單個可選輸入的測量。在那些以節能為目標的應用中，通常高電壓監視 IC 會預料有高靜態電流，但在此類應用中並不合用;LTC2945 在監視 48V 電源軌時僅消耗 0.8mA 電流，並可關斷以將功耗減低至僅 20μA。
給電源監視器供電
LTC2945 能從寬電源範圍獲取其電源，從而極大地簡化了任何應用的設計過程。圖 3a 示出了 LTC2945 用於監視一個 4V 至 80V 電源的情形。由於 VDD電源引腳可直接連接至受監視的電源，因此無需輔助偏置電源。假如 LTC2945 被用來監視一個最低降至 0V 的電源，則其可從一個連接至 VDD 的寬範圍輔助電源獲得電源，如圖 3b 所示。同樣，如果接入了一個低至 2.7V 的低電壓電源，則可按圖 3c 所示來配置 LTC2945，以最大限度地降低功耗。
圖 3a：LTC2945 從被監視的電源獲得電源
圖 3b：LTC2945 從一個寬範圍輔助電源獲得電源
圖 3c：LTC2945 從一個低電壓輔助電源獲得電源