MAX9949和MAX9950參數(shù)測(cè)量單元的工作模式-基礎(chǔ)電子

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1概述

MAX9949/MAX9950是雙通道參數(shù)測(cè)量單元（PMU），具有四種主要工作模式：

FIMI—加流/測(cè)流

FIMV—加流/測(cè)壓

FVMI—加壓/測(cè)流

FVMV—加壓/測(cè)壓

本文沒有討論兩種輔助操作模式，即：無加載信號(hào)/測(cè)壓（FNMV）和無加載信號(hào)/測(cè)流（FNMI）。關(guān)于這兩種模式的詳細(xì)信息，請(qǐng)參照數(shù)據(jù)資料。

這篇應(yīng)用筆記分章節(jié)討論四種主要工作模式，每個(gè)章節(jié)根據(jù)等效框圖說明芯片的功能。利用公式解釋工作原理，并給出了配置實(shí)例。針對(duì)FIMI模式的表格給出了進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，MAX9949/MAX9950針對(duì)不同類型的ADC與MSR引腳連接進(jìn)行配置。用戶可以參考這些實(shí)例、配置、公式和表格，設(shè)置特殊的工作模式。

如需了解如何通過串口配置各種模式，請(qǐng)參照數(shù)據(jù)資料。

2注意事項(xiàng)及附加說明

給出原理框圖之前，首先提供以下附加說明。

本應(yīng)用筆記的內(nèi)容是對(duì)數(shù)據(jù)資料的補(bǔ)充，建議讀者首先獲取一份數(shù)據(jù)資料，確保所有設(shè)置都符合數(shù)據(jù)資料的規(guī)定。

本文所舉示例假設(shè)PMU都已經(jīng)過校準(zhǔn)。為簡化問題，假設(shè)所有失調(diào)為零。沒有失調(diào)的器件在現(xiàn)實(shí)生活中并不存在，所有器件在實(shí)際使用之前都需要進(jìn)行校準(zhǔn)，以達(dá)到精度要求。

數(shù)據(jù)資料中的滿量程范圍（FSR）指從負(fù)向值到正向值的范圍。比如，200?A的FSR范圍為±200?A，共計(jì)400?A。其它量程±2?A、±2mA和±64mA同樣如此換算。

線性誤差表示為FSR的函數(shù)，通常在±0.02%范圍內(nèi)。如果我們選取2?A范圍，則在整個(gè)4?AFSR范圍內(nèi)，線性誤差為0.02%x4?A=80nA。

不要超過額定值指標(biāo)，確保工作在數(shù)據(jù)資料規(guī)定的標(biāo)稱范圍內(nèi)。超出標(biāo)稱工作范圍可能導(dǎo)致異常結(jié)果或損壞器件。

框圖中橢圓內(nèi)的數(shù)字代表節(jié)點(diǎn)電壓，用戶可以自行驗(yàn)證各節(jié)點(diǎn)值。框圖采用理想運(yùn)放的SPICE模型進(jìn)行仿真，節(jié)點(diǎn)電壓值即為仿真結(jié)果。

在FI（加流）模式下，電流正比于[VIN-VIOS]。

表中給出了如何針對(duì)單極性和雙極性ADC設(shè)置IOS。

所有示例框圖采用15.5kΩ負(fù)載，RSENSE=10kΩ，量程設(shè)為200?A?？驁D適用于任何負(fù)載和任何量程。

本應(yīng)用筆記也適用于MAX9951/MAX9952PMU，但有兩點(diǎn)例外：反饋環(huán)路增益倍數(shù)是4而不是2；所使用的檢測(cè)電阻值翻倍。

3FIMI模式

圖1.示例配置的FIMI模式等效框圖

由圖1可以觀察到：

MSR引腳監(jiān)測(cè)IN輸入電壓，加上或減去U1、U2、U3、U4和U5的全部失調(diào)電壓。MSR引腳自身并不直接檢測(cè)輸入電流，IFORCE電流正比于VIN-VIOS：

圖1給出了一個(gè)設(shè)置，其中，IN=3.456V，IOS=1.234V，負(fù)載為15.5kΩ。利用式1和RSENSE=10kΩ（±200?A量程），得到IFORCE=111.1A。

通過計(jì)算流過RSENSE的電流可以確認(rèn)IFORCE的計(jì)算：

負(fù)載端：

IRLOAD=1.722/15,500=111.0968?A（誤差源于3位分辨率）

表1.FIMI配置示例，可在MSR引腳選擇單極性或雙極性輸入ADC

表1說明如何使用IOS引腳配置芯片，以支持單極性ADC（本例中，-4V至+4V）或雙極性ADC（0V至8V）。由此，客戶可以針對(duì)其應(yīng)用需求在較寬范圍選擇ADC。表1示例采用200?A量程（RSENSE=10kΩ），但相同的設(shè)置適用于所有量程。

4FIMV模式

圖2.示例配置的FIMV模式等效框圖

FIMV節(jié)點(diǎn)與FIMI模式基本相同，只是輸出端或FORCE引腳電壓由MSR引腳監(jiān)測(cè)（圖2）。FORCE引腳輸出電流與圖1完全相同，所有計(jì)算過程也相同。

5FVMI模式

圖3.示例配置的FVMI模式等效框圖

在FVMI模式下，F(xiàn)ORCE引腳電壓強(qiáng)制等于IN引腳電壓（圖3），因此，VFORCE=VIN。

從圖3很容易看到這一點(diǎn)：

ILOAD=VIN/RLOAD=3.456/15,500=222.97?A（式3）

因?yàn)镽SENSE=10kΩ，量程為200?A。但我們超出200?AFSR量程22.97?A?？紤]到每個(gè)設(shè)定量程都有一定裕量，超出FSR指標(biāo)，所以這個(gè)結(jié)果是可接受的。MSR引腳通過IOS引腳電壓偏置為：VMSR=2×（ILOAD×RSENSE）+VIOS。

6FVMV模式

圖4.示例配置的FVMV模式等效框圖

圖4顯示強(qiáng)制輸出為IN電壓，MSR引腳監(jiān)控該電壓或加壓。因此，ILO