负载功率监控提升高端电流测量性能

同时集成有高端电流检测放大器和模拟电压乘法器的芯片可以轻松测量负载功耗。乘法器输入的一端连接到负载电压,另外一端连接到负载电流的内部模拟端，由内部电流检测放大器产生与负载电流成比例的电压。所以乘法器的输出电压与负载功率(VLIL)成正比。

对于需要数字转换电流量的高端电流检测应用，内部乘法器还有助于提高精度，无论ADC采用的是内部基准还是外部基准，负载电流量化精度在很大程度上都取决于基准的精度和稳定度。

为了将电压基准精度的影响降至最小，将乘法器的外部输入通过一个电阻分压网络连接到基准(图1)。使电流测量结果为一个比值：任何基准电压的误差和漂移都将按一定比例影响到ADC的输入，与基准电压引起的整体误差相抵消。所示电路可以在各种应用中测量电池的充电和放电电流，用ADC的内部基准驱动R1-R2分压网络，电路也可以提供良好性能。

　图1 该电路采用高端功率/电流检测(MAX4211)芯片和外部基准ADC测量电池的充电电流

IC的乘法输出(POUT)送到输入电压范围为0V到VREF的16位ADC，这里的VREF由外部稳压器提供，电压在1.2V至3.8V之间(本例为3.8V)。乘法器输入必须限制在0V到1V，将3.8V基准电压通过R1/R2电阻网络分压实现。假设R2 = 1kΩ，R1 = 2.8kΩ，VIN = 1V。芯片在Vsense和Iout之间有25倍增益，检测电压范围(VSENSE)为0V到150mV，输出(POUT和IOUT)范围：0V到3.75V.

因此，使用POUT(替代IOUT)有一个优势：送到ADC的信号与负载电流成正比，并根据VREF进行比例调节，下式描述了POUT/VREF和ILOAD、RSENSE以及R1和R2的关系：

POUT/VREF = ILOAD×RSENSE×25×VREF×R2/(R1+R2)/VREF=

ILOAD×RSENSE×25×R2/(R1+R2).

由此可以看出：ADC输入和ADC满量程输入的比(POUT/VREF)与VREF的精度无关。

电流测量的整体精度取决于很多因素: 电阻精度、放大器的增益误差、电压失调和偏置电流，基准电压的精度、ADC误差以及上述因素的温漂。本文提到的电路仅仅消除了其中一个因素(基准电压精度)的影响。VREF至少受三个误差源的影响：

* 初始直流误差(以标称值的百分比表示);

* VREF随负载的变化;

* VREF随温度的变化。

图2曲线是VCC = 5V，VSENSE固定为100mV时，乘法器输入(IN)随温度的变化关系，由此可以看出温度对基准电压的影响。图3给出了POUT/VIN随温度的变化关系与其理想线性特性、IOUT/VIN随温度的变化关系与其理想线性特性的差别。

　　图2 VIN随温度变化关系(图1电路)

　　图3 POUT/VIN 和IOUT/VIN随温度的变化，采用图1电路，VSENSE = 100mV