簡單且功能豐富的電源監(jiān)視器-LTC4151在汽車中的應用詳解

LTC4151是一款高壓側電源監(jiān)視器，包含用來測量電流與電壓及輔助輸入電壓的12位ADC。它通過廣泛使用的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電訊的廣泛應用。

監(jiān)測汽車電源

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

LTC4151的高輸入電壓非常適于監(jiān)測高瞬變環(huán)境中的電源，比如汽車系統(tǒng)。在圖1中，LTC4151通過一個電源插座處的5mΩ感測電阻器監(jiān)測高達16A電源，并通過I2C接口向微控制器饋送數(shù)據(jù)。

我們利用一個便攜GPS單元來說明此問題。在GPS單元插入電源插座時，GPS單元上電并為自身內部電池充電，從12.1V電源汲取396mA電流。GPS單元消耗的4.8W功率相對較低，因而系統(tǒng)不會立即發(fā)出電量警報。但是，若電源插座插入的是更大功率器件，如帶雙LCD顯示器的內建DVD播放器或外部60W熱電冷卻器，它們將會以比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會將電量信息譯出并顯示于汽車中控臺(in-dash)屏幕上，主機也可利用ADC關閉此通道，從而避免電池電量全部耗盡。

監(jiān)測帶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，這令其有能力監(jiān)測較大電壓應用，如電訊系統(tǒng)中的高壓電源。新興的IEEE 802.3af以太網(wǎng)絡供電(PoE)標準近年來已由此受益匪淺。

如圖2所示，LTC4151-1監(jiān)測隔離48V電源，該電源為LTC4263單端供電設備(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單。上拉電阻器直接縛在48V電源上，與內部具6V箝位電壓的SCL、SDAI接腳連接，反向SDAO通過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I2C接腳，PoE側無需獨立數(shù)字電源，只需獨立的單48V電源即可。

根據(jù)電源等級選項(4W、7W與15.4W)，可將線末端的受電設備(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所屬的電源等級成比例。LTC4151-1通過其輔助ADC輸入測量PD的電壓，并向微控制器匯報測量結果，微控制器即可據(jù)此得出當前的電源等級。然后，微控制器讀取當前埠汲取的電流，測定PD的耗電是否能被其所屬的電源等級所接受，并確認至PSE控制器的電源電壓符合PoE標準。

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

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

本文小結

LTC4151是一款使用簡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)應用。它通過一個簡單的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。