STMicroelectronics TSC1641 60V 16位高精度功率监控器是一款多功能模拟前端 (AFE)，具有高精度监控功能。STMicroelectronics TSC1641可通过分流电阻器同步电流监控，电压监控高达60V。电流测量可适应高侧、低侧和双向使用。该器件设有16位双通道ADC，可编程转换时间范围为128秒至32.7ms。其数字总线接口具有较高的灵活性，支持从1MHz的I^2^C/SMbus到12.5MHz的MIPI I^3^C的数据速率，从而与各种STM32产品兼容。TSC1641支持在特定寄存器中配置电压、电流、功率和温度的警报阈值。该器件采用塑料DFN10封装，工作温度范围为-40°C至125°C。

数据手册：*附件：STMicroelectronics TSC1641 60V 16位高精度功率监控器数据手册.pdf

特性

• 16位分辨率双通道Δ-Σ ADC
• 电源电压：2.7V至3.6V
• 总转换时间：128µs至32.7ms
• 双向电流、高侧和低侧检测
• 负载电压检测范围：0V至60V
• 超低输入偏置电流：20pA（VCM = 12V时的典型值）
• 超低关断电流：50nA（典型值）
• 分流失调电压：±3µV（典型值）
• 分流和负载电压增益误差：0.5%（最大值）
• 内部裸片温度监控
• MIPI I^3^C高达12.5MHz
• I^2^C总线接口高达1MHz
• 默认I^2^C地址为1000000(b) 至1000011(b)
• 兼容SMBus警报
• 如果出现过压/欠压、过流/欠流、过功率或过热，则生成警报信号
• 扩展温度范围：-40°C至125°C
• DFN10 3mm² x 3mm²封装

框图

STMicroelectronics TSC1641高精度功率监控器技术解析

1. 核心特性与产品定位

‌TSC1641‌是一款专为工业级应用设计的60V、16位高精度功率监控模拟前端芯片。该器件集成了双通道Σ-Δ ADC，具备2.7V至3.6V工作电压范围，支持高侧、低侧和双向电流检测，是数据通信、工业电源等领域的理想选择。

‌关键技术规格‌：

• ‌16位分辨率‌：双通道Σ-Δ ADC提供卓越的测量精度
• ‌宽电压范围‌：负载电压检测0V至60V，适用于多种工业场景
• ‌超高精度‌：分流偏移电压仅±3μV（典型值），增益误差最大0.5%
• ‌超低功耗‌：典型关断电流50nA，输入偏置电流20pA
• ‌灵活接口‌：同时支持I²C（最高1MHz）和MIPI I3C（最高12.5MHz）
• ‌全面监控‌：电流、电压、功率和温度同步监测

2. 架构设计与功能特性

2.1 模拟前端架构

芯片采用高度集成的模拟前端设计，内部集成了：

• ‌双通道16位ADC‌：分别处理分流电压和负载电压信号
• ‌可编程转换时间‌：从128μs到32.7ms，满足不同应用需求
• ‌智能警报系统‌：支持过/欠电压、过/欠电流、过功率和超温报警

2.2 数字接口灵活性

‌多协议兼容性‌是TSC1641的重要特色：

• ‌I²C模式‌：兼容传统工业标准
• ‌MIPI I3C接口‌：支持现代高速通信需求
• ‌地址可配置‌：通过A0、A1引脚支持4个不同地址选择

3. 关键性能指标深度分析

3.1 电气性能参数

• ‌CMRR‌：>80dB（典型值）
• ‌PSRR‌：±0.5 LSB/V
• ‌温度传感器精度‌：±1°C（典型值）

‌噪声性能表现‌：
随着转换时间从128μs增加到32.768ms，峰值噪声从35μV降至2.5μV，无噪声分辨率从12.2位提升至16位。

3.2 工作模式多样性

支持‌7种工作模式‌，包括：

• ‌关断模式‌：超低功耗，仅50nA
• ‌空闲模式‌：快速响应准备
• ‌单次触发模式‌：分流电压、负载电压或同时测量
• ‌连续模式‌：实时监控，适用于动态负载场景

4. 寄存器系统与配置管理

4.1 核心寄存器组

TSC1641提供了‌完善的寄存器映射‌系统，主要包含：

‌ 配置寄存器（00h） ‌：

• ‌转换时间控制‌：CT3-CT0位，128μs至32.768ms
• ‌温度传感器使能‌：TEMP位控制
• ‌工作模式选择‌：M2-M0位，覆盖所有应用场景

‌测量寄存器‌：

• 分流电压寄存器（01h）
• 负载电压寄存器（02h）
• 电流寄存器（03h）
• 功率寄存器（04h）
• 温度寄存器（05h）

4.2 智能报警配置

‌ 掩码寄存器（06h） ‌和‌ 标志寄存器（07h） ‌构成了完整的报警管理系统，支持：

• ‌电压越限报警‌：过压和欠压监测
• ‌电流异常报警‌：双向电流监控
• ‌功率过载保护‌
• ‌温度超标警示‌

5. 实际应用场景与设计建议

5.1 典型应用领域

‌工业电池组‌：精确监测充放电状态
‌功率逆变器‌：实时功率计算与控制
‌数据中心‌：电源管理系统优化
‌电信设备‌：高效能耗管理

5.2 布局设计要点

‌关键布局建议‌：

• ‌分流电阻布局‌：采用开尔文连接，确保阻抗准确检测
• ‌去耦电容布置‌：100nF电容应距芯片中心5mm以内
• ‌地平面设计‌：需提供完整地平面支持

6. 技术优势总结

TSC1641在高精度功率监控领域展现出‌显著技术优势‌：

1. ‌集成度高‌：单一芯片实现多项监测功能
2. ‌精度卓越‌：16位分辨率配合超低偏移电压
3. ‌接口先进‌：同时支持传统与现代通信协议
4. ‌功耗优化‌：多种工作模式支持不同功耗需求
5. ‌温度适应性‌：-40°C至+125°C宽温度范围