电源监视器LTC4151对汽车应用的解决方案

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作者:Dilian Reyes   Linear Technology公司

引言

LTC4151是一款高压侧电源监视器,包含用来测量电流与电压及辅助输入电压的12位ADC。它通过广泛使用的I2C接口读取数据,并具备非同寻常的7V至80V工作电压范围,这允许其覆盖从12V汽车到48V电讯的广泛应用。

监测汽车电源

现如今,汽车电池在汽车系统中使用的广泛程度远胜以往,而其中很多系统在电池未充电时运行,如信息/娱乐系统或电源插座插入器件。

LTC4151的高输入电压非常适于监测高瞬变环境中的电源,比如汽车系统。在图1中,LTC4151通过一个电源插座处的5mΩ感测电阻器监测高达16A电源,并通过I2C接口向微控制器馈送数据。

我们利用一个便携GPS单元来说明此问题。在GPS单元插入电源插座时,GPS单元上电并为自身内部电池充电,从12.1V电源汲取396mA电流。GPS单元消耗的4.8W功率相对较低,因而系统不会立即发出电量警报。但是,若电源插座插入的是更大功率器件,如带双LCD显示器的内建DVD播放器或外部60W热电冷却器,它们将会以比GPS单元更快的速度将电池电量消耗殆尽。LTC4151的高分辨率、高精度12位ADC会将电量信息译出并显示于汽车中控台(in-dash)屏幕上,主机也可利用ADC关闭此通道,从而避免电池电量全部耗尽。

监测带PoE的电讯系统电源

宽广的输入电压范围是LTC4151的一大优势,这令其有能力监测较大电压应用,如电讯系统中的高压电源。新兴的IEEE 802.3af以太网络供电(PoE)标准近年来已由此受益匪浅。

如图2所示,LTC4151-1监测隔离48V电源,该电源为LTC4263单端供电设备(PSE)控制器供电。LTC4151-1采用分离双向SDA线将数据入与数据出相隔离,从而令光耦合器与微控制器之间的隔离通讯变地非常简单。上拉电阻器直接缚在48V电源上,与内部具6V箝位电压的SCL、SDAI接脚连接,反向SDAO通过光耦二极管配置为箝位。低速光耦合器显示,LTC4263为其自身提供5V电源,LTC4151的大电压保护I2C接脚,PoE侧无需独立数字电源,只需独立的单48V电源即可。


图1:LTC4151监测带GPS单元的汽车电源插座的电压与电流


图2:LTC4151-1用于带LTC4263的PoE单端PSE。与隔离微控制器通过I2C通讯

根据电源等级选项(4W、7W与15.4W),可将线末端的受电设备(PD)的电源需求分类。LTC4263向电源管理电阻器输出电流,电流的大小与插入PD所属的电源等级成比例。LTC4151-1通过其辅助ADC输入测量PD的电压,并向微控制器汇报测量结果,微控制器即可据此得出当前的电源等级。然后,微控制器读取当前埠汲取的电流,测定PD的耗电是否能被其所属的电源等级所接受,并确认至PSE控制器的电源电压符合PoE标准。

LTC4151的地址可配置,因而可在同一总线运行多个LTC4151,实现监测每个埠的多埠解决方案。这协助控制器利用从优化输入至独立埠的可用电源,实现电源管理功能。

LTC4151还具备一些额外的优点:集成了电流感测放大器、输入电压电阻分割器、精密ADC电压基准及信道选择MUX。这些器件提升了外部组件相对于差异的精确度,也节约了离散组件的成本。

本文小结

LTC4151是一款使用简单且功能丰富的电源监视器,适于各种汽车、电讯及工业应用。它通过一个简单的I2C接口,即可为7V至80V正向电源轨提供极其精确的电压与电流监测。