本應(yīng)用筆記可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員選擇正確的外部元件，與MAX16946遠(yuǎn)端天線穩(wěn)壓器和電流檢測放大器（CSA）配合使用，確保汽車天線檢測子系統(tǒng)滿足其性能目標(biāo)。提供電子計(jì)算器，幫助指定MAX16946的關(guān)鍵外部元件。計(jì)算器還確定器件的工作范圍和模擬輸出電壓精度。

介紹

MAX16946為高壓穩(wěn)壓器，內(nèi)置精密電流檢測放大器（CSA），設(shè)計(jì)用于為汽車應(yīng)用中的遠(yuǎn)端無線電天線提供幻象電源。該器件提供短路保護(hù)、限流保護(hù)和負(fù)載開路檢測。限流保護(hù)和負(fù)載開路檢測的電流電平可通過外部電阻器進(jìn)行編程。為了確保天線檢測電路滿足性能目標(biāo)，設(shè)計(jì)工程師必須為設(shè)計(jì)選擇正確的外部元件。

圖1所示為MAX16946的典型應(yīng)用。主要的外部組件及其功能如下：

R意義是檢測負(fù)載電流的電阻器。CSA 測量并放大該電阻兩端的電壓。因此，檢測電阻的值對于確定整體系統(tǒng)精度非常重要。

R5和 R6設(shè)置穩(wěn)壓器輸出電壓。

COMP 的電容器可確保穩(wěn)壓器在所有工作條件下的穩(wěn)定性。

R1和 R2設(shè)置故障條件下的電流限制。如果電流在 100ms （min） 的消隱時(shí)間內(nèi)保持電流限值，則輸出關(guān)閉，/SC 輸出置位為低電平，并在 1100ms 后嘗試重試。

R3和 R4設(shè)置開路負(fù)載檢測的閾值。低于此負(fù)載電流時(shí)，/OL輸出置位為低電平。

肖特基二極管D外當(dāng)輸出關(guān)斷和L時(shí)，保護(hù)MAX16946免受OUT引腳上的負(fù)電壓瞬變的影響。外嘗試保持電流。如果沒有這個(gè)二極管，OUT可能會(huì)低于其絕對最大電壓-0.3V，這是不允許的。

圖1.MAX16946遠(yuǎn)端天線CSA和開關(guān)的典型工作電路。

在天線應(yīng)用中使用 CSA 和開關(guān)時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常必須確定開路負(fù)載、正常工作、短路和電流限制的范圍（圖 2）。此外，還必須驗(yàn)證CSA模擬輸出電壓的精度。

圖2.電流檢測放大器的工作范圍。

使用MAX16946計(jì)算器確定檢測電阻和電阻分壓器的正確值，設(shè)置限流和負(fù)載開路門限。它考慮了外部元件和MAX16946的容差。通過計(jì)算每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的公差范圍，設(shè)計(jì)人員確保設(shè)計(jì)參數(shù)在系統(tǒng)規(guī)范規(guī)定的限制范圍內(nèi)。

計(jì)算檢測電阻值

理想情況下，最大負(fù)載電流在檢流電阻R兩端產(chǎn)生滿量程檢測電壓意義（圖1）。與AOUT相比，上限由1.7V的短路電流閾值表示。應(yīng)用中的最大負(fù)載電流不應(yīng)超過短路電流閾值，否則將錯(cuò)誤地指示短路。計(jì)算 R 的初始值意義用：

（公式1）

其中1.7V為短路電流門限，0.4V為AOUT的零電流失調(diào)，26V/V為檢流放大器的增益，I南卡羅來納州是短路閾值。

由于檢測電阻具有一定的容差，因此所需的標(biāo)稱值將低于公式1中計(jì)算的值。要計(jì)算公差：

（公式2）

其中 R意義是公式1中計(jì)算的檢測電阻值，R.感官耐受性是檢測電阻的容差。

通常，人們會(huì)為R選擇最接近的較小標(biāo)準(zhǔn)值感（標(biāo)稱）.或者，可以使用標(biāo)準(zhǔn)電阻的串聯(lián)或并聯(lián)組合來獲得檢測電阻的最佳值。

計(jì)算短路電流檢測范圍

選擇檢測電阻的標(biāo)稱值后，接下來需要確定通過檢測電阻的典型電流。該電流允許檢測短路，可以按如下方式計(jì)算：

（公式3）

其中 R感（標(biāo)稱）是上面選擇的檢測電阻。

但是，由于短路電流閾值（1.7V）、CSA增益（26V/V）和AOOUT零電流失調(diào)電壓（0.4V）具有不相關(guān)的容差（即具有彼此獨(dú)立的最小值和最大值），因此I的值南卡羅來納州會(huì)在一定范圍內(nèi)變化。此范圍的限制是：

（公式4）

和

（公式5）

其中 R感應(yīng)（最大）是檢測電阻的最大值（包括其容差）和R感（分鐘）是其最小值。因此，當(dāng)電流落在I之間時(shí)，/短路標(biāo)志（SC）將置位為低電平SC（分鐘）和我SC（最大）.

設(shè)置輸出電壓

電阻器 R5和 R6圖1中設(shè)置MAX16946的輸出電壓。控制其值的等式為：

（公式6）

其中 VFB是穩(wěn)壓中反饋引腳上的電壓（標(biāo)稱值為1V）。輸出電壓的最小值和最大值為：

（公式7）

和

（公式8）

其中 VFB（分鐘）為 0.97V 和 VFB（最大）為 1.03V （在 5mA 至 150mA 的電流范圍內(nèi)）。R5（最大）/ 15（分鐘）/ 16（最大）和 R6（分鐘）是 R 的最大值和最小值5和 R6分別。

請注意，通過將FB引腳連接到REG，輸出電壓可以設(shè)置為8.5V。在這種模式下，由于不需要考慮外部電阻的容差，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的輸出電壓精度。

設(shè)置限流范圍

當(dāng)AOOUT電壓達(dá)到LIM引腳上的電壓時(shí)，MAX16946限制其輸出電流，該電壓由REF、LIM和GND之間的電阻分壓器設(shè)置。標(biāo)稱 REF 電壓為 3V。因此，以下等式適用：

（公式9）

我在哪里林是所需的限流閾值。為 R 選擇 100kΩ 的標(biāo)準(zhǔn)值1.R2然后可以計(jì)算：

（公式10）

考慮到不相關(guān)的容差，最壞情況下的限流范圍為：

（公式11）

和

（公式12）

其中 R1（最大）/ <>1（分鐘）/ <>2（最大）和 R2（分鐘）是 R 的最大值和最小值1和 R2分別。

設(shè)置開路負(fù)載檢測閾值

MAX16946的開路負(fù)載門限可通過位于REF、OLT和GND之間的電阻分壓器從外部調(diào)節(jié)。以下等式適用：

（公式13）

我在哪里老是所需的打開負(fù)載閾值。為 R 選擇 100kΩ 的標(biāo)準(zhǔn)值3.R4然后可以計(jì)算：

（公式14）

定義 R 的值之后3和 R4，以下等式可以計(jì)算開路負(fù)載檢測閾值的范圍：

（公式15）

和

（公式16）

其中 R3（最大）/ <>3（分鐘）/ <>4（最大）和 R4（分鐘）是 R 的最大值和最小值3和 R4分別。

通過AOOUT電壓測量輸出電流

使用給定檢測電阻時(shí)，R意義和定義的負(fù)載電流 I負(fù)荷，現(xiàn)在可以計(jì)算在CSA輸出AOUT上測量的最壞情況電壓值范圍。AOT上電壓的一般表達(dá)式為：

（公式17）

如果我們再次考慮所有不相關(guān)的公差，AOUT電壓將介于以下等式之間：

（公式18）

和

（公式19）

換句話說，檢測電流在V之間產(chǎn)生最壞情況下的AOOUT電壓變化奧特（分鐘）和 V奧特（最大）.

通常，AOT電壓使用微控制器的ADC測量，然后根據(jù)所有參數(shù)的標(biāo)稱值計(jì)算負(fù)載電流。使用上述最壞情況的AOOUT電壓，微控制器將得出結(jié)論，電流在以下兩個(gè)值的范圍內(nèi)：

（公式20）

和

（公式21）

ADC進(jìn)行的電流測量容差，I托爾是：

（公式22）

計(jì)算示例

對于以下示例，我們假設(shè)天線幻象電源應(yīng)用，其中正常工作范圍的上限設(shè)置為100mA，天線需要5V的調(diào)節(jié)電壓。如果我們將短路閾值設(shè)置為110mA時(shí)高10%，則檢測電阻的初始值為：

（公式23）

當(dāng)使用容差為1%的電阻時(shí)，檢測電阻的最大標(biāo)稱值為：

（公式24）

如果選擇下一個(gè)最低的E12串聯(lián)值0.39Ω，則可以計(jì)算出使用該電阻進(jìn)行短路檢測的典型值：

（公式25）

短路閾值

短路檢測閾值的最小值和最大值可以使用檢測電阻的最小值和最大值（0.386Ω和0.394Ω，假設(shè)使用1%類型）來確定：

（公式26）

和

（公式27）

輸出電壓

5V的輸出電壓通過選擇電阻R來設(shè)定6（首先為R選擇22kΩ值后5） 根據(jù)以下等式：

（公式28）

如果選擇最接近的E12串聯(lián)電阻5600Ω，則標(biāo)稱輸出電壓將為4.93V，輸出電壓的變化將在以下之間：

（公式29）

和

（公式30）

電流限制

接下來，可以選擇電阻來設(shè)置輸出電流限值。假設(shè)電流限值約為200mA，則R電阻為100kΩ1:

（公式31）

選擇最接近的E12標(biāo)準(zhǔn)值390kΩ，實(shí)際電流限值為0.196A。考慮到所有容差并假設(shè)使用1%電阻，限流范圍的最小值和最大值為：

（公式32）

和

（公式33）

開路負(fù)載檢測閾值

要將標(biāo)稱開路負(fù)載檢測電流設(shè)置為 10mA，請選擇 R4使用以下公式（首先為R選擇100kΩ的值）3):

（公式34）

對 R 使用標(biāo)準(zhǔn)電阻420kΩ，計(jì)算開路負(fù)載閾值的最小值和最大值：

（公式35）

和

（公式36）

AOT精度

為了評估模擬輸出（AOUT）精度，我們假設(shè)上面選擇的相同檢測電阻（0.39Ω），并評估負(fù)載電流為100mA時(shí)的精度。在此電流下，AOUT電壓的最小值和最大值為：

（公式37）

和

（公式38）

將這些電壓并利用微控制器的軟件將這些電壓計(jì)算回電流（即，使用數(shù)據(jù)手冊中的典型值），可以得出以下評估電流的范圍：

（公式39）

和

（公式40）

因此，微控制器在100mA時(shí)的測量誤差范圍為±6.7%。此范圍未考慮ADC測量中的其他誤差，如基準(zhǔn)電壓源誤差、量化誤差等。

審核編輯：郭婷