1 概述

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

　　FIMI—加流/測流

　　FIMV—加流/測壓

　　FVMI—加壓/測流

　　FVMV—加壓/測壓

　　本文沒有討論兩種輔助操作模式，即：無加載信號/測壓（FNMV）和無加載信號/測流（FNMI）。關于這兩種模式的詳細信息，請參照數據資料。

　　這篇應用筆記分章節(jié)討論四種主要工作模式，每個章節(jié)根據等效框圖說明芯片的功能。利用公式解釋工作原理，并給出了配置實例。針對FIMI模式的表格給出了進一步的設計，MAX9949/MAX9950針對不同類型的ADC與MSR引腳連接進行配置。用戶可以參考這些實例、配置、公式和表格，設置特殊的工作模式。

　　如需了解如何通過串口配置各種模式，請參照數據資料。

　　2 注意事項及附加說明

　　給出原理框圖之前，首先提供以下附加說明。

　　本應用筆記的內容是對數據資料的補充，建議讀者首先獲取一份數據資料，確保所有設置都符合數據資料的規(guī)定。

　　本文所舉示例假設PMU都已經過校準。為簡化問題，假設所有失調為零。沒有失調的器件在現實生活中并不存在，所有器件在實際使用之前都需要進行校準，以達到要求。

　　數據資料中的滿量程范圍（FSR）指從負向值到正向值的范圍。比如，200?A的FSR范圍為±200?A，共計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，通常在±0.02%范圍內。如果我們選取2?A范圍，則在整個4?A FSR范圍內，線性誤差為0.02% x 4?A = 80nA。

　　不要超過額定值指標，確保工作在數據資料規(guī)定的標稱范圍內。超出標稱工作范圍可能導致異常結果或損壞器件。

　　框圖中橢圓內的數字代表節(jié)點電壓，用戶可以自行驗證各節(jié)點值。框圖采用理想運放的SPICE模型進行仿真，節(jié)點電壓值即為仿真結果。

　　在FI （加流）模式下，電流正比于[VIN - VIOS]。

　　表中給出了如何針對單極性和雙極性ADC設置IOS。

　　所有示例框圖采用15.5kΩ負載，RSENSE = 10kΩ，量程設為200?A。框圖適用于任何負載和任何量程。

　　本應用筆記也適用于MAX9951/MAX9952 PMU，但有兩點例外：反饋環(huán)路增益倍數是4而不是2；所使用的檢測電阻值翻倍。

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

　　圖1給出了一個設置，其中，IN = 3.456V，IOS = 1.234V，負載為15.5kΩ。利用式1和RSENSE = 10kΩ （±200?A量程），得到IFORCE = 111.1A。

　　通過計算流過RSENSE的電流可以確認IFORCE的計算：

　　負載端：

　　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，客戶可以針對其應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（圖2）。FORCE引腳輸出電流與圖1完全相同，所有計算過程也相同。

　　5 FVMI模式

圖3. 示例配置的FVMI模式等效框圖

　　在FVMI模式下，FORCE引腳電壓強制等于IN引腳電壓（圖3），因此，VFORCE = VIN。

　　從圖3很容易看到這一點：

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

　　因為RSENSE = 10kΩ，量程為200?A。但我們超出200?A FSR量程22.97?A。考慮到每個設定量程都有一定裕量，超出FSR指標，所以這個結果是可接受的。MSR引腳通過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 結論

　　本應用筆記在數據資料的基礎上詳細說明了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置示例，便于實際評估。