為汽車(chē)遠(yuǎn)程天線(xiàn)穩(wěn)壓器和電流檢測(cè)放大器選擇外部元件

本應(yīng)用筆記可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員選擇正確的外部元件，與MAX16946遠(yuǎn)端天線(xiàn)穩(wěn)壓器和電流檢測(cè)放大器（CSA）配合使用，確保汽車(chē)天線(xiàn)檢測(cè)子系統(tǒng)滿(mǎn)足其性能目標(biāo)。提供電子計(jì)算器，幫助指定MAX16946的關(guān)鍵外部元件。計(jì)算器還確定器件的工作范圍和模擬輸出電壓精度。

介紹

MAX16946為高壓穩(wěn)壓器，內(nèi)置精密電流檢測(cè)放大器（CSA），設(shè)計(jì)用于為汽車(chē)應(yīng)用中的遠(yuǎn)端無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)提供幻象電源。該器件提供短路保護(hù)、限流保護(hù)和負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)。限流保護(hù)和負(fù)載開(kāi)路檢測(cè)的電流電平可通過(guò)外部電阻器進(jìn)行編程。為了確保天線(xiàn)檢測(cè)電路滿(mǎn)足性能目標(biāo)，設(shè)計(jì)工程師必須為設(shè)計(jì)選擇正確的外部元件。

圖1所示為MAX16946的典型應(yīng)用。主要的外部組件及其功能如下：

R意義是檢測(cè)負(fù)載電流的電阻器。CSA 測(cè)量并放大該電阻兩端的電壓。因此，檢測(cè)電阻的值對(duì)于確定整體系統(tǒng)精度非常重要。

R5和 R6設(shè)置穩(wěn)壓器輸出電壓。

COMP 的電容器可確保穩(wěn)壓器在所有工作條件下的穩(wěn)定性。

R1和 R2設(shè)置故障條件下的電流限制。如果電流在 100ms （min） 的消隱時(shí)間內(nèi)保持電流限值，則輸出關(guān)閉，/SC 輸出置位為低電平，并在 1100ms 后嘗試重試。

R3和 R4設(shè)置開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)的閾值。低于此負(fù)載電流時(shí)，/OL輸出置位為低電平。

肖特基二極管D外當(dāng)輸出關(guān)斷和L時(shí)，保護(hù)MAX16946免受OUT引腳上的負(fù)電壓瞬變的影響。外嘗試保持電流。如果沒(méi)有這個(gè)二極管，OUT可能會(huì)低于其絕對(duì)最大電壓-0.3V，這是不允許的。

圖1.MAX16946遠(yuǎn)端天線(xiàn)CSA和開(kāi)關(guān)的典型工作電路。

在天線(xiàn)應(yīng)用中使用 CSA 和開(kāi)關(guān)時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常必須確定開(kāi)路負(fù)載、正常工作、短路和電流限制的范圍（圖 2）。此外，還必須驗(yàn)證CSA模擬輸出電壓的精度。

圖2.電流檢測(cè)放大器的工作范圍。

使用MAX16946計(jì)算器確定檢測(cè)電阻和電阻分壓器的正確值，設(shè)置限流和負(fù)載開(kāi)路門(mén)限。它考慮了外部元件和MAX16946的容差。通過(guò)計(jì)算每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的公差范圍，設(shè)計(jì)人員確保設(shè)計(jì)參數(shù)在系統(tǒng)規(guī)范規(guī)定的限制范圍內(nèi)。

計(jì)算檢測(cè)電阻值

理想情況下，最大負(fù)載電流在檢流電阻R兩端產(chǎn)生滿(mǎn)量程檢測(cè)電壓意義（圖1）。與AOUT相比，上限由1.7V的短路電流閾值表示。應(yīng)用中的最大負(fù)載電流不應(yīng)超過(guò)短路電流閾值，否則將錯(cuò)誤地指示短路。計(jì)算 R 的初始值意義用：

（公式1）

其中1.7V為短路電流門(mén)限，0.4V為AOUT的零電流失調(diào)，26V/V為檢流放大器的增益，I南卡羅來(lái)納州是短路閾值。

由于檢測(cè)電阻具有一定的容差，因此所需的標(biāo)稱(chēng)值將低于公式1中計(jì)算的值。要計(jì)算公差：

其中 R意義是公式1中計(jì)算的檢測(cè)電阻值，R.感官耐受性是檢測(cè)電阻的容差。

通常，人們會(huì)為R選擇最接近的較小標(biāo)準(zhǔn)值感（標(biāo)稱(chēng)）.或者，可以使用標(biāo)準(zhǔn)電阻的串聯(lián)或并聯(lián)組合來(lái)獲得檢測(cè)電阻的最佳值。

計(jì)算短路電流檢測(cè)范圍

選擇檢測(cè)電阻的標(biāo)稱(chēng)值后，接下來(lái)需要確定通過(guò)檢測(cè)電阻的典型電流。該電流允許檢測(cè)短路，可以按如下方式計(jì)算：

（公式3）

其中 R感（標(biāo)稱(chēng)）是上面選擇的檢測(cè)電阻。

但是，由于短路電流閾值（1.7V）、CSA增益（26V/V）和AOOUT零電流失調(diào)電壓（0.4V）具有不相關(guān)的容差（即具有彼此獨(dú)立的最小值和最大值），因此I的值南卡羅來(lái)納州會(huì)在一定范圍內(nèi)變化。此范圍的限制是：

（公式4）

和

（公式5）

其中 R感應(yīng)（最大）是檢測(cè)電阻的最大值（包括其容差）和R感（分鐘）是其最小值。因此，當(dāng)電流落在I之間時(shí)，/短路標(biāo)志（SC）將置位為低電平SC（分鐘）和我SC（最大）.

設(shè)置輸出電壓

電阻器 R5和 R6圖1中設(shè)置MAX16946的輸出電壓?？刂破渲档牡仁綖椋?/p>

（公式6）

其中 VFB是穩(wěn)壓中反饋引腳上的電壓（標(biāo)稱(chēng)值為1V）。輸出電壓的最小值和最大值為：

（公式7）

和

（公式8）

其中 VFB（分鐘）為 0.97V 和 VFB（最大）為 1.03V （在 5mA 至 150mA 的電流范圍內(nèi)）。R5（最大）/ 15（分鐘）/ 16（最大）和 R6（分鐘）是 R 的最大值和最小值5和 R6分別。

請(qǐng)注意，通過(guò)將FB引腳連接到REG，輸出電壓可以設(shè)置為8.5V。在這種模式下，由于不需要考慮外部電阻的容差，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的輸出電壓精度。

設(shè)置限流范圍

當(dāng)AOOUT電壓達(dá)到LIM引腳上的電壓時(shí)，MAX16946限制其輸出電流，該電壓由REF、LIM和GND之間的電阻分壓器設(shè)置。標(biāo)稱(chēng) REF 電壓為 3V。因此，以下等式適用：

（公式9）

我在哪里林是所需的限流閾值。為 R 選擇 100kΩ 的標(biāo)準(zhǔn)值1.R2然后可以計(jì)算：

考慮到不相關(guān)的容差，最壞情況下的限流范圍為：

（公式11）

和

（公式12）

其中 R1（最大）/ <>1（分鐘）/ <>2（最大）和 R2（分鐘）是 R 的最大值和最小值1和 R2分別。

設(shè)置開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)閾值

MAX16946的開(kāi)路負(fù)載門(mén)限可通過(guò)位于REF、OLT和GND之間的電阻分壓器從外部調(diào)節(jié)。以下等式適用：

（公式13）

我在哪里老是所需的打開(kāi)負(fù)載閾值。為 R 選擇 100kΩ 的標(biāo)準(zhǔn)值3.R4然后可以計(jì)算：

定義 R 的值之后3和 R4，以下等式可以計(jì)算開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)閾值的范圍：

（公式15）

和

（公式16）

其中 R3（最大）/ <>3（分鐘）/ <>4（最大）和 R4（分鐘）是 R 的最大值和最小值3和 R4分別。

通過(guò)AOOUT電壓測(cè)量輸出電流

使用給定檢測(cè)電阻時(shí)，R意義和定義的負(fù)載電流 I負(fù)荷，現(xiàn)在可以計(jì)算在CSA輸出AOUT上測(cè)量的最壞情況電壓值范圍。AOT上電壓的一般表達(dá)式為：

（公式17）

如果我們?cè)俅慰紤]所有不相關(guān)的公差，AOUT電壓將介于以下等式之間：

（公式18）

和

（公式19）

換句話(huà)說(shuō)，檢測(cè)電流在V之間產(chǎn)生最壞情況下的AOOUT電壓變化奧特（分鐘）和 V奧特（最大）.

通常，AOT電壓使用微控制器的ADC測(cè)量，然后根據(jù)所有參數(shù)的標(biāo)稱(chēng)值計(jì)算負(fù)載電流。使用上述最壞情況的AOOUT電壓，微控制器將得出結(jié)論，電流在以下兩個(gè)值的范圍內(nèi)：

（公式20）

和

（公式21）

ADC進(jìn)行的電流測(cè)量容差，I托爾是：

（公式22）

計(jì)算示例

對(duì)于以下示例，我們假設(shè)天線(xiàn)幻象電源應(yīng)用，其中正常工作范圍的上限設(shè)置為100mA，天線(xiàn)需要5V的調(diào)節(jié)電壓。如果我們將短路閾值設(shè)置為110mA時(shí)高10%，則檢測(cè)電阻的初始值為：

（公式23）

當(dāng)使用容差為1%的電阻時(shí)，檢測(cè)電阻的最大標(biāo)稱(chēng)值為：

如果選擇下一個(gè)最低的E12串聯(lián)值0.39Ω，則可以計(jì)算出使用該電阻進(jìn)行短路檢測(cè)的典型值：

（公式25）

短路閾值

短路檢測(cè)閾值的最小值和最大值可以使用檢測(cè)電阻的最小值和最大值（0.386Ω和0.394Ω，假設(shè)使用1%類(lèi)型）來(lái)確定：

（公式26）

和

（公式27）

輸出電壓

5V的輸出電壓通過(guò)選擇電阻R來(lái)設(shè)定6（首先為R選擇22kΩ值后5） 根據(jù)以下等式：

如果選擇最接近的E12串聯(lián)電阻5600Ω，則標(biāo)稱(chēng)輸出電壓將為4.93V，輸出電壓的變化將在以下之間：

（公式29）

和

（公式30）

電流限制

接下來(lái)，可以選擇電阻來(lái)設(shè)置輸出電流限值。假設(shè)電流限值約為200mA，則R電阻為100kΩ1:

選擇最接近的E12標(biāo)準(zhǔn)值390kΩ，實(shí)際電流限值為0.196A。考慮到所有容差并假設(shè)使用1%電阻，限流范圍的最小值和最大值為：

（公式32）

和

（公式33）

開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)閾值

要將標(biāo)稱(chēng)開(kāi)路負(fù)載檢測(cè)電流設(shè)置為 10mA，請(qǐng)選擇 R4使用以下公式（首先為R選擇100kΩ的值）3):

對(duì) R 使用標(biāo)準(zhǔn)電阻420kΩ，計(jì)算開(kāi)路負(fù)載閾值的最小值和最大值：

（公式35）

和

（公式36）

AOT精度

為了評(píng)估模擬輸出（AOUT）精度，我們假設(shè)上面選擇的相同檢測(cè)電阻（0.39Ω），并評(píng)估負(fù)載電流為100mA時(shí)的精度。在此電流下，AOUT電壓的最小值和最大值為：

（公式37）

和

（公式38）

將這些電壓并利用微控制器的軟件將這些電壓計(jì)算回電流（即，使用數(shù)據(jù)手冊(cè)中的典型值），可以得出以下評(píng)估電流的范圍：

（公式39）

和

（公式40）

因此，微控制器在100mA時(shí)的測(cè)量誤差范圍為±6.7%。此范圍未考慮ADC測(cè)量中的其他誤差，如基準(zhǔn)電壓源誤差、量化誤差等。

審核編輯：郭婷