解析 onsemi NCP45496：高性能 2 通道电源监控器的卓越之选

在当今的电子设备设计中，对电源的精确监控和管理至关重要。onsemi 的 NCP45496 作为一款高性能的 28V、2 通道电源监控器，为工程师们提供了强大而可靠的解决方案。接下来，我们将深入剖析这款器件的特性、应用及设计要点。

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一、NCP45496 概述

NCP45496 是一款高性能的单片集成电路，能够同时监控两个高压电源的功率。它可以测量每个总线上的电压和电流，并将其转换为功率信号，以电流形式输出。多个总线的功率可以通过连接功率电流信号（IPWRx）进行求和。此外，每个通道的功率信号还会被内部 ADC 采样，并通过 SVID 总线提供。它还具备低延迟的开漏 ALARM 信号，通过将每个总线的功率与各自可编程的阈值水平进行比较来产生。如果任一总线超过编程的功率阈值，低延迟 ALARM 信号将被拉低，而 SVID 总线则用于编程 ALARM 级别。
 

方框图

应用电路原理图

二、关键特性

2.1 双通道功率电流输出

将两个通道的功率表示为缩放输出电流，单个器件可监控两个电源，多个器件的电流输出可连接以获得总功率。这使得在多电源系统中进行功率监控变得更加方便和高效。

2.2 低延迟报警功能

每个通道都有独立可编程的低延迟 ALARM 信号，用于指示通道功率过高。这对于及时发现电源异常，保护设备安全非常重要。

2.3 数字化功率测量

通过 SVID 总线提供数字化功率测量，方便与其他设备进行数据交互和系统集成。

2.4 合规性

该器件符合 RoHS/REACH 标准，满足环保要求。

三、典型应用

NCP45496 的典型应用场景广泛，涵盖了计算机、笔记本电脑、平板电脑、图形卡、服务器、数据中心以及电池充电器等领域。在这些应用中，精确的电源监控有助于提高设备的性能和可靠性，延长设备的使用寿命。

四、引脚说明与电气特性

4.1 引脚连接

NCP45496 采用 QFN20 3x3, 0.4P 封装，其引脚功能丰富多样。例如，VSENSEx_N 和 VSENSEx_P 用于感测电阻器的低压侧和高压侧电压；VBUSx 为总线电压输入；IPWRx 是与测量功率成比例的缩放电流输出等。在设计 PCB 时，需要特别注意这些引脚的连接，以确保器件的正常工作。

4.2 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于保证其安全运行至关重要。NCP45496 的电源电压范围、总线输入电压范围、数字输入电压范围等都有明确的限制。例如，VCC 的电源电压范围为 -0.3 至 6V，总线输入电压范围为 -0.3 至 30V。超过这些额定值可能会损坏器件，因此在设计中必须严格遵守。

4.3 推荐工作范围

在实际应用中，应确保器件在推荐的工作范围内运行。例如，电源电压范围为 2.97 至 5.5V，总线电压输入范围为 2.97 至 28V 等。超出推荐范围可能会影响器件的性能和可靠性。

4.4 电气特性

NCP45496 的电气特性包括交流特性和直流特性。交流特性如功率上升时间、ALARM 信号延迟、电压和电流测量带宽等；直流特性如数字输入和输出引脚的高低电平值、最大电流消耗等。这些特性决定了器件在不同工作条件下的性能表现。

五、应用信息

5.1 功率缩放电流输出

内部电流源为每个 IPWRx 引脚提供与相应总线上测量功率成比例的电流。输出电流的准确性在 IPWRx 大于 1mA 时无法保证。两个电流输出引脚可以连接在一起以生成总功率电流，通过将功率电流施加在电阻上可以生成与测量功率成比例的电压。

5.2 数字化功率输出

内部 ADC 对内部生成的电压进行采样，该电压与功率成正比。ADC 的满量程输入在数据表中有明确规定，RSENSEx 和 K 的选择应确保给定通道上的最大预期功率使 VPWRx 小于或等于 VFS。

5.3 可调分流放大器增益

电流分流放大器的增益（K）可以调整，以适应广泛的预期总线功率。增益可以设置为 2 或 8，通过设置相应的 PIN_GAIN_CHx 寄存器来实现。

5.4 低延迟报警

ALARM 信号用于指示任一总线上的测量功率是否超过给定阈值。阈值和迟滞可以为每个通道单独编程。

5.5 测量总功率

由于 IPWR1 和 IPWR2 是缩放电流输出，它们可以连接在一起以产生两个信号之和的电流。如果两个电流信号的增益相同，则该电流与两个通道上测量的总功率成比例。多个 NCP45496 器件的 IPWRx 信号也可以连接在一起。

5.6 低通滤波器

为了实现 IPWR 电流精度，需要一个外部低通 RC 滤波器，其截止频率最高为 500kHz。如果多个 IPWR 信号连接在一起，只需要一个滤波器。

六、布局考虑

在 PCB 布局设计中，需要特别关注敏感信号的处理。通道输入（VSENSEx_P、VSENSEx_N 和 VBUSx）和缩放电流输出信号（IPWRx）需要特殊处理。VSENSEx_P 和 VSENSEx_N 信号需要直接与感测电阻器的引脚进行开尔文连接，以避免寄生走线电阻影响分流电流测量。同时，应注意将 IPWRx 线路与动态变化的信号（如时钟和电源）隔离开来，以减少干扰。

七、总结

NCP45496 是一款功能强大、性能卓越的 2 通道电源监控器，具有多种特性和灵活的应用方式。在设计过程中，工程师们需要充分了解其引脚功能、电气特性、应用信息和布局要求，以确保器件在实际应用中发挥最佳性能。你在使用类似电源监控器的过程中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。