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(méi)有討論兩種輔助操作模式，即：無(wú)加載信號(hào)/測(cè)壓（FNMV）和無(wú)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(shuō)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(guò)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(shuō)明

　　給出原理框圖之前，首先提供以下附加說(shuō)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(guò)校準(zhǔn)。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，假設(shè)所有失調(diào)為零。沒(méi)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?A FSR范圍內(nèi)，線性誤差為0.02% x 4?A = 80nA。

　　不要超過(guò)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?？驁D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/MAX9952 PMU，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。

　　3 FIMI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(guò)計(jì)算流過(guò)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(shuō)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。

　　4 FIMV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(guò)程也相同。

　　5 FVMI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?A FSR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(guò)IOS引腳電壓偏置為：VMSR = 2 × （ILOAD × RSENSE） + VIOS。

　　6 FVMV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，ILOAD = VIN/RLOAD。

　　7 結(jié)論

　　本應(yīng)用筆記在數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上詳細(xì)說(shuō)明了MAX9949/MAX9950 PMU器件的四種主要工作模式，并給出了每種模式下的等效框圖和設(shè)置示例，便于實(shí)際評(píng)估。