负载功率监控器改善了高端电流测量

MAX4211将高端电流检测放大器与模拟电压倍增器相结合，可以轻松测量负载中的功耗。一个乘法器输入连接到负载电压，另一个连接到负载电流的内部模拟，即内部电流检测放大器产生的比例电压。乘法器输出（VLIL） 是与负载功率成比例的电压。

将高端电流检测放大器与模拟倍压器（MAX4211）相结合的IC可以轻松测量负载中的功耗。一个乘法器输入连接到负载电压，另一个连接到负载电流的内部模拟，即内部电流检测放大器产生的比例电压。乘法器输出（VLIL） 是与负载功率成比例的电压。

内部乘法器还可以在高端电流测量中实现更高的精度，适用于电流信号由A-D转换器数字化的应用。无论ADC的基准电压源是ADC内部还是外部，数字化负载电流测量的精度在很大程度上取决于基准电压源的精度和稳定性。

为了尽量减少对基准电压精度的依赖性，通过电阻分压器将乘法器的外部输入连接到基准电压（图 1）。然后进行比率式电流测量：基准电压中的任何误差或漂移都会对ADC的输入产生成比例的影响，从而实现基准电压引起的满量程误差的一阶消除。所示电路可以在各种应用中测量电池充电和放电电流，并且与ADC内部的基准电压源同样有效，驱动R1-R2分压器。

图1.本电路使用高边功率/电流监测器（MAX4211）和带外部基准电压的ADC来测量电池充电电流。

IC的乘法器输出（POUT）为输入电压范围为0V至VREF的16位ADC供电。此处由外部稳压器提供的VREF应介于1.2V至3.8V之间（本例中为3.8V）。乘法器输入必须限制在0V至1V范围内，这是通过将3.8V基准电压与R1/R2电阻分压器分压来实现的。假设R2 = 1kΩ，R1 = 2.8kΩ，则VIN = 1V。该 IC 在 VSENSE 和 IOUT 之间具有 25 的增益，检测电压范围 （VSENSE） 为 0V 至 150mV，可在 POUT 和 IOUT 上产生 0V 至 3.75V 的输出。

因此，使用POUT（而不是IOUT）具有优势：馈送到ADC的信号与负载中的电流成正比，由VREF调节。以下公式将 POUT/VREF 比率与 ILOAD、RSENSE 以及 R1 和 R2 的值相关联：

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

请注意，ADC输入与ADC满量程（POUT/VREF）的比率不取决于VREF的精度。

电流测量的总体精度取决于许多因素：电阻容差、放大器增益误差、电压失调和偏置电流、基准电压精度、ADC误差以及上述所有因素的温度漂移。该电路仅通过消除其中一个原因（基准电压不准确）来提高精度。VREF 至少受到三个错误源的影响：

初始直流误差占标称值的百分比
VREF 随负载变化
VREF随温度变化
 

乘法器输入 （IN） 与温度的关系图（VCC = 5V，VSENSE 恒定为 100mV）显示了温度对基准电压的影响（图 2）。要了解 POUT 处比率输出的优势，请将 POUT/VIN 比率及其线性理想值与 IOUT/VIN 比率及其线性理想值进行比较，因为它们随温度而变化（图 3）。请注意，比例式 POUT 输出（顶部）不会偏离理想值。

图2.图1电路的VIN与温度的关系

图3.图1电路的POUT/VIN和IOUT/VIN与温度的关系，VSENSE = 100mV。

审核编辑：郭婷