导言
由于今日电子产品规划的杂乱性不断进步，所以办理功耗和优化整体功率变得愈加剧要。从工业和电信运用到轿车和消费电子产品的一切产品中，准确的电源电压和电流监督对节约功率和保证牢靠性都是至关重要的。
监督至一个体系的电源输入需求多种组件。为了丈量电流，需求一个检测电阻和放大器，并且假如放大器共模规模扩展到正的电源轨并将其输出转换到地是最便当的。需求准确电阻分压器来丈量电压，并且假如有多于 1 个电压要监督，那么还有必要给这个组件表添加一个多路复用器。下一个是具有准确基准和一些与微处理器衔接途径的模数转换器 （ADC），一同或许与相邻 IC 同享 I/O 线。由于找到适宜组件的整体杂乱性和困难，电源监督最好的办法便是集成式处理方案。
LTC4151 为发挥这一效果而开发。它含有构成一个完好电源监督体系所需的功用构件 （参见图 1）。它在 7~80V 的规模内作业，一同监督电源轨的电流、它自己的电源电压和一个附加的电压输入。为完成灵活性，检测电阻是外部的，然后答应 LTC4151 准确地监督规模从 mA 到 A 或更大的电流。该 ADC 具有 12 位分辩率和 1% 的总未调整电压差错以及 1.25% 总未调整电流差错。外部 ADIN 输入的总未调整差错 （TUE） 仅为 0.75%。数字通讯经过 I2C 进行，有 9 个设备地址挑选。
图1 简化的 LTC4151 方框图
由于宽作业规模，LTC4151 在从电信到轿车的体系中很有用。经过在一个单芯片处理方案中集成一切必需的功用构件，电源监督在分立处理方案由于空间或本钱而不可能的运用中变得切实可行了。
简略与杂乱
LTC4151 运用于许多杂乱、空间受限和低压的运用，包含 RAID 体系、电信和工业计算机/控制体系。走运的是，这个器材仅需求少量简略衔接，并选用了小型 MS10 或纤巧 3mm x 3mm DFN 封装。视体系而定，该监督 IC 可坐落背板或可插拔板卡上；图 2 是后者的一个比如，显现 LTC4151 监督至 12V DC/DC 转换器的输入电流和电压。这儿，低压输入 ADIN 用来丈量该转换器的 5V 输出，而 I2C 直接衔接到微处理器。所需求的外部组件仅为一个检测电阻和两个总线上拉电阻。
图 2 LTC4151 在 12V 运用中使高端检测变得简略
LTC4151 供给相对简略直接的衔接，一同远离与低端检测有关的危险。由于固有的简略性，低端检测 （检测电阻与负载地串联） 是一个有吸引力的监督电源电流的办法。经过答应 ADC 直接丈量检测电阻的压降，或用一个简略的前置放大器，它去除了对特别放大器的需求。不幸的是，很少有负载真实以这种办法起浮而答应接地通路开路。这个电路还带来一种潜在安全损害，由于一个出毛病或断接的低端检测电阻答应负载地升高至满电源电压。
由于这些原因，简直总是优先挑选高端检测，可是高端检测很难完成。这是由于 ADC 有必要丈量衔接到正轨的检测电阻两头的压降，该正轨常常为远超出 ADC 自身规模的电压。此外，小的检测电阻压降 （在这种状况下为 20mV/A） 就一个 12 位转换器而言太小，由于动态规模的大部分都浪费了。需求一个特别放大器，一个能检测高正电压轨一同处以地为基准的 ADC 供给输出的放大器。LTC4151 不只处理了在高压轨丈量的问题，并且由于检测放大器的 25 倍增益，该 12 位转换器还完成了 16-1/2 位转换器的作业。
“正压”十分超卓
高端电流监督的问题由于电源电压进步而加剧。LTC4151 具有自身值得留意的标准，考虑一下其它监督处理方案是多么扎手和受限，而 LTC4151 以高达 +80V 作业！
就 7V 至 80V 的电源而言， LTC4151 坚持高准确度，然后包含具有 12V、24V 或 48V 电源电压的运用，包含服务器、海量存储设备和许多其它体系。图 3 显现了在一个 48V 运用中的 LTC4151。ADIN 经过丈量一个二极管的压降监督温度。电源引脚的肯定最大电压和两个检测输入引脚是 90V，这协助该 IC 耐受高压瞬态而不被损坏。这种宽输入电压规模答应 LTC4151 直接衔接到高压电源，而无需第二个电源。
图 3 LTC4151 在 48V 运用中监督电流、电压和温度
高压运用会欢迎 LTC4151 供给的准确度。丈量 SENSE 引脚上的电流时，最大总的未调整差错（TUE） 为 ±1.25%。满标度电流检测电压为 81.92mV，且具有 20uV/LSB 的分辩率。这种准确度就大多数运用而言是满足充沛的，就算这不是好于分立处理方案的准确度，也是可与其比较的。经过内部准确衰减器丈量 VIN 上的电压时，TUE 为 ±1%，且具有 102.4V 的满标度电压和 25mV/LSB 的分辩率，然后在更低和更高的电压上供给满足的分辩才能。最终，在 ADIN 引脚获取电压读数时，TUE 为 ±0.75%，且具有 2.048V 的满标度电压和 25mV/LSB 的分辩率。这些准确度数字在 -40°C 至 85°C 的工业温度规模内都是有用的。
某些“负压”也可接纳
有些运用，尤其在电信体系中，于负电压作业并耗费很多电流，在这类运用中，电源监督或许不那么简略直接。LTC4151 能够很平等地监督正和负电压。虽然 LTC4151 具有一个停机引脚以在低功率运用中将静态电流降至 120uA （在 12V），可是 LTC4151-1 版别用供给简略光阻隔的第二个 I2C 数据引脚替代了这个引脚，然后便当了该器材在高负压运用中的运用。光耦合器的运用答应主控制器坐落来自电源监督器的不同地电平上。
图 4 显现 LTC4151-1 怎么衔接到一个 -48V AdvancedTCA （ATCA） 运用中的光耦合器。一条分路 I2C 数据线、SDAI （数据输入） 引脚和共同的 SDAO# （负数据输出） 引脚便当地消除了为双向传输和数据接纳而运用 I2C 分路器或兼并器的需求。由于一切 I2C 信号都被箝位，并且上拉电阻都能够直接衔接到 -48V 电源，所以也消除了对一个独自上拉电源的需求。留意，Vin 端的电压在检测电阻的上行侧丈量，以完成更高的准确度，并且假定 LTC4151-1 的静态电流在与 DC/DC 转换器的负载比较时能够忽略不计，转换器负载就 ATCA 运用而言通常在安培量级。该图还显现怎样能用 ADIN 引脚来使用一个热敏电阻丈量线路板温度。
图 4 LTC4151 与 -48V ATCA 运用中的阻隔势垒衔接
不论一个运用是否需求阻隔，LTC4151 都在回来来向轮询主机陈述时供给一些便当的功用。I2C 接口具有一个堵塞总线复位定时器，该定时器复位内部 I2C 状况机，以在 I2C 信号坚持低电平超越 33ms （堵塞总线状况） 时答应康复正常通讯。除此以外，LTC4151 还能够接连或以单个瞬像形式陈述数据。在接连扫描形式，LTC4151 以 7.5Hz 的刷新率次序丈量 SENSE 引脚之间、VIN 和 ADIN 端的电压。在瞬像形式，主控制器指示 LTC4151 在任何信号端履行一次性丈量，十分适用于仅需求偶然丈量输入电源的运用。I2C 接口和两种陈述形式一同使 LTC4151 十分适合于数字电源监督。
定论
LTC4151 是一个通用型电源监督器，具有协助应对品种繁复运用的功用。选用分立和其它电源监督器的传统实施方案在杂乱性、功用性或功能方面往往达不到要求，可是 LTC4151 经过供给一个简略且十分有用的办法以监督电流、电压和温度，然后有才能应对这种状况。包含内部检测放大器、增量累加 ADC 和 I2C 接口在内的高功能根本构件保证数字读数准确和准确。高压运用能够使用 90V 肯定最大额定值，一同该 IC 的悉数灵活性适用于用户监督负电压，包含一个便当阻隔的选项。的确，LTC4151 的优点难以测量，由于它答应规划师在完成一个牢靠的电源监督电路上花更少的时刻，因而完成这样的电路不再是一个难以承当的使命了。
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