为汽车远程天线稳压器和电流检测放大器选择外部元件

本应用笔记可帮助系统设计人员选择正确的外部元件，与MAX16946远端天线稳压器和电流检测放大器（CSA）配合使用，确保汽车天线检测子系统满足其性能目标。提供电子计算器，帮助指定MAX16946的关键外部元件。计算器还确定器件的工作范围和模拟输出电压精度。

介绍

MAX16946为高压稳压器，内置精密电流检测放大器（CSA），设计用于为汽车应用中的远端无线电天线提供幻象电源。该器件提供短路保护、限流保护和负载开路检测。限流保护和负载开路检测的电流电平可通过外部电阻器进行编程。为了确保天线检测电路满足性能目标，设计工程师必须为设计选择正确的外部元件。

图1所示为MAX16946的典型应用。主要的外部组件及其功能如下：

R意义是检测负载电流的电阻器。CSA 测量并放大该电阻两端的电压。因此，检测电阻的值对于确定整体系统精度非常重要。

R5和 R6设置稳压器输出电压。

COMP 的电容器可确保稳压器在所有工作条件下的稳定性。

R1和 R2设置故障条件下的电流限制。如果电流在 100ms （min） 的消隐时间内保持电流限值，则输出关闭，/SC 输出置位为低电平，并在 1100ms 后尝试重试。

R3和 R4设置开路负载检测的阈值。低于此负载电流时，/OL输出置位为低电平。

肖特基二极管D外当输出关断和L时，保护MAX16946免受OUT引脚上的负电压瞬变的影响。外尝试保持电流。如果没有这个二极管，OUT可能会低于其绝对最大电压-0.3V，这是不允许的。

图1.MAX16946远端天线CSA和开关的典型工作电路。

在天线应用中使用 CSA 和开关时，设计人员通常必须确定开路负载、正常工作、短路和电流限制的范围（图 2）。此外，还必须验证CSA模拟输出电压的精度。

图2.电流检测放大器的工作范围。

使用MAX16946计算器确定检测电阻和电阻分压器的正确值，设置限流和负载开路门限。它考虑了外部元件和MAX16946的容差。通过计算每个设计参数的公差范围，设计人员确保设计参数在系统规范规定的限制范围内。

计算检测电阻值

理想情况下，最大负载电流在检流电阻R两端产生满量程检测电压意义（图1）。与AOUT相比，上限由1.7V的短路电流阈值表示。应用中的最大负载电流不应超过短路电流阈值，否则将错误地指示短路。计算 R 的初始值意义用：

 

（公式1）

 

其中1.7V为短路电流门限，0.4V为AOUT的零电流失调，26V/V为检流放大器的增益，I南卡罗来纳州是短路阈值。

由于检测电阻具有一定的容差，因此所需的标称值将低于公式1中计算的值。要计算公差：

 

（公式2）

 

其中 R意义是公式1中计算的检测电阻值，R.感官耐受性是检测电阻的容差。

通常，人们会为R选择最接近的较小标准值感（标称）.或者，可以使用标准电阻的串联或并联组合来获得检测电阻的最佳值。

计算短路电流检测范围

选择检测电阻的标称值后，接下来需要确定通过检测电阻的典型电流。该电流允许检测短路，可以按如下方式计算：

 

（公式3）

 

其中 R感（标称）是上面选择的检测电阻。

但是，由于短路电流阈值（1.7V）、CSA增益（26V/V）和AOOUT零电流失调电压（0.4V）具有不相关的容差（即具有彼此独立的最小值和最大值），因此I的值南卡罗来纳州会在一定范围内变化。此范围的限制是：

 

（公式4）

 

和

 

（公式5）

 

其中 R感应（最大）是检测电阻的最大值（包括其容差）和R感（分钟）是其最小值。因此，当电流落在I之间时，/短路标志（SC）将置位为低电平SC（分钟）和我SC（最大）.

设置输出电压

电阻器 R5和 R6图1中设置MAX16946的输出电压。控制其值的等式为：

 

（公式6）

 

其中 VFB是稳压中反馈引脚上的电压（标称值为1V）。输出电压的最小值和最大值为：

 

（公式7）

 

和

 

（公式8）

 

其中 VFB（分钟）为 0.97V 和 VFB（最大）为 1.03V （在 5mA 至 150mA 的电流范围内）。R5（最大）/ 15（分钟）/ 16（最大）和 R6（分钟）是 R 的最大值和最小值5和 R6分别。

请注意，通过将FB引脚连接到REG，输出电压可以设置为8.5V。在这种模式下，由于不需要考虑外部电阻的容差，因此可以实现更高的输出电压精度。

设置限流范围

当AOOUT电压达到LIM引脚上的电压时，MAX16946限制其输出电流，该电压由REF、LIM和GND之间的电阻分压器设置。标称 REF 电压为 3V。因此，以下等式适用：

 

（公式9）

 

我在哪里林是所需的限流阈值。为 R 选择 100kΩ 的标准值1.R2然后可以计算：

 

（公式10）

 

考虑到不相关的容差，最坏情况下的限流范围为：

 

（公式11）

 

和

 

（公式12）

 

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

设置开路负载检测阈值

MAX16946的开路负载门限可通过位于REF、OLT和GND之间的电阻分压器从外部调节。以下等式适用：

 

（公式13）

 

我在哪里老是所需的打开负载阈值。为 R 选择 100kΩ 的标准值3.R4然后可以计算：

 

（公式14）

 

定义 R 的值之后3和 R4，以下等式可以计算开路负载检测阈值的范围：

 

（公式15）

 

和

 

（公式16）

 

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

通过AOOUT电压测量输出电流

使用给定检测电阻时，R意义和定义的负载电流 I负荷，现在可以计算在CSA输出AOUT上测量的最坏情况电压值范围。AOT上电压的一般表达式为：

 

（公式17）

 

如果我们再次考虑所有不相关的公差，AOUT电压将介于以下等式之间：

 

（公式18）

 

和

 

（公式19）

 

换句话说，检测电流在V之间产生最坏情况下的AOOUT电压变化奥特（分钟）和 V奥特（最大）.

通常，AOT电压使用微控制器的ADC测量，然后根据所有参数的标称值计算负载电流。使用上述最坏情况的AOOUT电压，微控制器将得出结论，电流在以下两个值的范围内：

 

（公式20）

 

和

 

（公式21）

 

ADC进行的电流测量容差，I托尔是：

 

（公式22）

 

计算示例

对于以下示例，我们假设天线幻象电源应用，其中正常工作范围的上限设置为100mA，天线需要5V的调节电压。如果我们将短路阈值设置为110mA时高10%，则检测电阻的初始值为：

 

（公式23）

 

当使用容差为1%的电阻时，检测电阻的最大标称值为：

 

（公式24）

 

如果选择下一个最低的E12串联值0.39Ω，则可以计算出使用该电阻进行短路检测的典型值：

 

（公式25）

 

短路阈值

短路检测阈值的最小值和最大值可以使用检测电阻的最小值和最大值（0.386Ω和0.394Ω，假设使用1%类型）来确定：

 

（公式26）

 

和

 

（公式27）

 

输出电压

5V的输出电压通过选择电阻R来设定6（首先为R选择22kΩ值后5） 根据以下等式：

 

（公式28）

 

如果选择最接近的E12串联电阻5600Ω，则标称输出电压将为4.93V，输出电压的变化将在以下之间：

 

（公式29）

 

和

 

（公式30）

 

电流限制

接下来，可以选择电阻来设置输出电流限值。假设电流限值约为200mA，则R电阻为100kΩ1:

 

（公式31）

 

选择最接近的E12标准值390kΩ，实际电流限值为0.196A。考虑到所有容差并假设使用1%电阻，限流范围的最小值和最大值为：

 

（公式32）

 

和

 

（公式33）

 

开路负载检测阈值

要将标称开路负载检测电流设置为 10mA，请选择 R4使用以下公式（首先为R选择100kΩ的值）3):

 

（公式34）

 

对 R 使用标准电阻420kΩ，计算开路负载阈值的最小值和最大值：

 

（公式35）

 

和

 

（公式36）

 

AOT精度

为了评估模拟输出（AOUT）精度，我们假设上面选择的相同检测电阻（0.39Ω），并评估负载电流为100mA时的精度。在此电流下，AOUT电压的最小值和最大值为：

 

（公式37）

 

和

 

（公式38）

 

将这些电压并利用微控制器的软件将这些电压计算回电流（即，使用数据手册中的典型值），可以得出以下评估电流的范围：

 

（公式39）

 

和

 

（公式40）

 

因此，微控制器在100mA时的测量误差范围为±6.7%。此范围未考虑ADC测量中的其他误差，如基准电压源误差、量化误差等。

审核编辑：郭婷