給TC2945供電 - 基于LTC2945提供一種簡(jiǎn)單有效的電壓、電流和功率監(jiān)視方法

LTC2945 能從寬電源范圍獲取其電源，從而極大地簡(jiǎn)化了任何應(yīng)用的設(shè)計(jì)過程。圖 3a 示出了 LTC2945 用于監(jiān)視一個(gè) 4V 至 80V 電源的情形。由于 VDD 電源引腳可直接連接至受監(jiān)視的電源，因此無需輔助偏置電源。假如 LTC2945 被用來監(jiān)視一個(gè)最低降至 0V 的電源，則其可從一個(gè)連接至 VDD 的寬范圍輔助電源獲得電源，如圖 3b 所示。同樣，如果接入了一個(gè)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。

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圖 3a：LTC2945 從被監(jiān)視的電源獲得電源

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圖 3b：LTC2945 從一個(gè)寬范圍輔助電源獲得電源

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圖 3c：LTC2945 從一個(gè)低電壓輔助電源獲得電源

對(duì)于超過 ±80V 的電源，在高端和低端配置中皆可采用位于 INTVCC 引腳上的內(nèi)置線性穩(wěn)壓器通過一個(gè)外部分流電阻器向 LTC2945 供電。圖 4a 示出了一個(gè)具高于 80V 輸入監(jiān)視范圍的高端電源監(jiān)視器，其采用一種高端并聯(lián)穩(wěn)壓器配置。LTC2945 的地通過 RSHUNT 與電路的地相隔離，并被箝位在低于輸入電源的 6.3V。由于具有不同的接地電平，因此 LTC2945 的 I2C 信號(hào)將需要進(jìn)行電平移位，以與參考于其他地的組件進(jìn)行通信；另外，還需要一個(gè)電流鏡來測(cè)量備用 ADC 輸入端上的外部電壓。圖 4b 示出了 LTC2945 從一個(gè)高于 -80V 的電源獲得電源的情形。這里，低端并聯(lián)穩(wěn)壓器配置通過把 INTVCC 引腳電壓箝位于比輸入電源高 6.3V 來運(yùn)作，此時(shí)是一個(gè)負(fù)電源軌。如圖 4c 所示，如果輸入電源低于 -80V 且瞬態(tài)電壓被限制在 -100V 以下，那么就不需要使用一個(gè)并聯(lián)電阻器，這里，VDD 測(cè)量電路地上的電源電壓 (相對(duì)于 LTC2945 的地)。

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圖 4a：LTC2945 通過高端并聯(lián)穩(wěn)壓器獲得電源

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圖 4b：在低端電流檢測(cè)拓?fù)渲?，LTC2945 通過低端并聯(lián)穩(wěn)壓器獲得電源

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圖 4c：在低端電流檢測(cè)拓?fù)渲校琇TC2945 從受監(jiān)視的電源獲得電源

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數(shù)字便利性 (Digital Convenience)

LTC2945 包括很多用于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的便利數(shù)字特性，可與靈活的供電選項(xiàng)協(xié)調(diào)一致。最明顯的數(shù)字特性是集成了一個(gè)數(shù)字乘法器，該乘法器可為用戶提供一個(gè) 24 位功率值，從而減輕了負(fù)責(zé)執(zhí)行電壓和電流數(shù)據(jù)輪詢及對(duì)額外計(jì)算之主機(jī)的工作負(fù)荷。LTC2945 通過將 12 位測(cè)量電流與 12 位測(cè)量電壓相乘來計(jì)算功率。在連續(xù)模式中，通過測(cè)量差分檢測(cè)電壓以獲得負(fù)載電流數(shù)據(jù)。然而，電壓數(shù)據(jù)可在電源電壓、正檢測(cè)電壓或備用 ADC 輸入電壓之間選擇。接著，在連續(xù)模式中以 7.5Hz 的速率計(jì)算該 24 位功率值，而在瞬像模式中則不對(duì)其進(jìn)行刷新。

LTC2945 具有用于電流和電壓以及功率的最小值和最大值寄存器，從而免除了連續(xù)軟件輪詢之需，并把 I2C 總線和主機(jī)解放出來以執(zhí)行其他的任務(wù)。除了檢測(cè)和存儲(chǔ)最小值 / 最大值之外，LTC2945 還具有最小 / 最大限值寄存器，可用于在任何限值被超過的情況下發(fā)出一個(gè)警報(bào)信號(hào)，這再次免除了增設(shè)微處理器 (以持續(xù)輪詢 LTC2945 和分析數(shù)據(jù)) 的需要。對(duì)于電源監(jiān)視器而言，警報(bào)響應(yīng)與最小值和最大值寄存器同等重要。圖 5 示出了 LTC2945 是怎樣利用軟件和硬件來產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)。將測(cè)得的數(shù)據(jù)與用戶定義的門限進(jìn)行比較；過壓、欠壓、過流、欠流、過功率和欠功率門限均可定義并同時(shí)監(jiān)視。接著，一個(gè)狀態(tài)寄存器負(fù)責(zé)通知用戶哪個(gè)參數(shù)門限已被超過，而實(shí)際的故障值則被記錄于另一個(gè)寄存器中，并可在以后進(jìn)行查詢。一個(gè)單獨(dú)的警報(bào)寄存器允許用戶根據(jù) SMBus 警報(bào)響應(yīng)協(xié)議來選擇將由哪個(gè)參數(shù)做出響應(yīng)，此時(shí)將播送警報(bào)響應(yīng)地址并拉低 /ALERT 引腳電平，以將警報(bào)事件通知主機(jī)。

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圖 5：LTC2945 故障警報(bào)信號(hào)的發(fā)生

LTC2945 采用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 I2C 接口，該接口與外界的通信能力有了非常獨(dú)特的提升。可提供 9 個(gè) I2C 器件地址，因此可以容易地把多個(gè) LTC2945 設(shè)計(jì)在同一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。所有的 LTC2945 器件都響應(yīng)一個(gè)公共地址，這使得總線主控器能夠同時(shí)對(duì)多個(gè) LTC2945 進(jìn)行寫操作，這與其各自的地址無關(guān)。一個(gè)阻塞總線復(fù)位定時(shí)器負(fù)責(zé)內(nèi)部 I2C 狀態(tài)機(jī)的復(fù)位，以使正常的通信能在 I2C 信號(hào)保持于低電平超過 33ms 時(shí) (阻塞總線情況) 得以恢復(fù)。一個(gè)分路 I2C 數(shù)據(jù)線可輕便地免除使用 I2C 分路器或組合器 (以實(shí)現(xiàn)橫跨一個(gè)隔離邊界的雙向數(shù)據(jù)發(fā)送和接收) 的需要。此外，LTC2945-1 還具有一個(gè)反相數(shù)據(jù)輸出，以與負(fù)輸出光隔離器配置一起使用。

結(jié)論

LTC2945 是一款可適應(yīng)眾多應(yīng)用的通用型電路板級(jí)電源監(jiān)視器，為用戶提供了一種簡(jiǎn)單但非常有效的電壓、電流和功率監(jiān)視方法。高性能單元式部件使 LTC2945 能輕而易舉地監(jiān)視 0V 至 80V 的正和負(fù)電源軌，并擁有同類最高的準(zhǔn)確度。由于提供了獨(dú)立的高電壓監(jiān)視和電源引腳、以及一個(gè)用于支持超過 80V 電源的內(nèi)置穩(wěn)壓器，因此用戶獲得了多種供電選項(xiàng)。與 LTC2945 的卓越模擬性能相匹配的是其可減少主機(jī)資源占用的數(shù)字特性，包括一個(gè)乘法器、最小值 / 最大值寄存器、可配置警報(bào)和一個(gè)非常有能力的 I2C 接口。