MAX4211 点击型号即可查看芯片规格书
如图所示，MAX4211结合了高侧电流感测放大器和电压乘法器，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，即由内部电流检测放大器产生的比例电压。乘法器输出(V(L)I(L))则是与负载功率成比例的电压。
这篇文章的类似版本出现在2008年8月1日的《电力电子技术》杂志上。
集成电路结合了高侧电流检测放大器和电压乘法器(MAX4211)，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，即。由内部电流感应放大器产生的比例电压。乘法器输出(V(L)I(L))则是与负载功率成比例的电压。
内部乘法器还可以在高侧电流测量中实现额外的精度，用于电流信号通过A-D转换器数字化的应用。无论ADC的电压基准是在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该基准的精度和稳定性。
为了尽量减少对参考电压精度的依赖，可以通过电阻分压器将乘法器的外部输入连接到参考电压(图1)。然后进行比率测量:参考电压中的任何误差或漂移都会对ADC的输入产生比例影响，从而实现一阶抵消由参考电压引起的满量程误差。所示电路可以在广泛的应用中测量电池充电和放电电流，并且它与ADC内部的参考电压一起工作，驱动R1-R2分压器。
图1所示 该电路使用一个高侧功率/电流监视器(MAX4211)和一个带外部参考电压的ADC来测量电池充电电流
IC的乘法器输出(P(OUT))馈送一个16位ADC，其输入电压范围为0V至V(REF)。V(REF)，这里由外部稳压器提供，应在1.2V和3.8V之间(本例中为3.8V)。乘法器输入必须限制在0V到1V的范围内，这是通过将3.8V参考电压与R1/R2电阻分压器分开来完成的。假设R2 = 1k欧姆， R1 = 2.8k欧姆，则V(IN) = 1V。该IC在V(SENSE)和I(OUT)之间的增益为25，检测电压范围(V(SENSE))为0V至150mV，产生(在P(OUT)和I(OUT))范围内0V至3.75V的输出。
因此，使用P(OUT)(而不是I(OUT))具有优势:输入到ADC的信号与负载中的电流成正比，并按V(REF)缩放。下面的等式将P(OUT)/V(REF)比率与I(LOAD)， R(SENSE)以及R1和R2的值联系起来:
P / V (REF) =(负载)×R(感觉)×25×V (REF)×R2 / (R1 + R2) / V (REF) =(负载)×R(感觉)×25×R2 / (R1 + R2)
请注意，ADC输入与ADC满量程的比值(P(OUT)/V(REF))并不取决于V(REF)的精度。
电流测量的总体精度取决于许多因素:电阻容限、放大器增益误差、电压偏置和偏置电流、参考电压精度、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——参考电压不准确来提高精度。V(REF)至少受到三种误差来源的影响:
初始直流误差占标称值的百分比
V(REF)随负载变化
V(REF)随温度变化
乘数输入(IN)与温度的曲线图，V(CC) = 5V, V(SENSE)恒定在100mV，显示温度对参考电压的影响(图2)。为了看到P(OUT)处比率输出的优势，将P(OUT)/V(IN)比率及其线性理想与I(OUT)/V(IN)比率及其线性理想进行比较，因为它们随温度变化(图3)。注意比率P(OUT)输出(顶部)不会偏离理想。
图2 图1电路的V(IN)与温度的关系
图3 图1电路的P(OUT)/V(IN)和I(OUT)/V(IN)与温度的关系，V(SENSE) = 100mV
