解析 onsemi NCP45496：高性能 2 通道電源監(jiān)控器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，對(duì)電源的精確監(jiān)控和管理至關(guān)重要。onsemi 的 NCP45496 作為一款高性能的 28V、2 通道電源監(jiān)控器，為工程師們提供了強(qiáng)大而可靠的解決方案。接下來，我們將深入剖析這款器件的特性、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、NCP45496 概述

NCP45496 是一款高性能的單片集成電路，能夠同時(shí)監(jiān)控兩個(gè)高壓電源的功率。它可以測(cè)量每個(gè)總線上的電壓和電流，并將其轉(zhuǎn)換為功率信號(hào)，以電流形式輸出。多個(gè)總線的功率可以通過連接功率電流信號(hào)（IPWRx）進(jìn)行求和。此外，每個(gè)通道的功率信號(hào)還會(huì)被內(nèi)部 ADC 采樣，并通過 SVID 總線提供。它還具備低延遲的開漏 ALARM 信號(hào)，通過將每個(gè)總線的功率與各自可編程的閾值水平進(jìn)行比較來產(chǎn)生。如果任一總線超過編程的功率閾值，低延遲 ALARM 信號(hào)將被拉低，而 SVID 總線則用于編程 ALARM 級(jí)別。

方框圖

應(yīng)用電路原理圖

二、關(guān)鍵特性

2.1 雙通道功率電流輸出

將兩個(gè)通道的功率表示為縮放輸出電流，單個(gè)器件可監(jiān)控兩個(gè)電源，多個(gè)器件的電流輸出可連接以獲得總功率。這使得在多電源系統(tǒng)中進(jìn)行功率監(jiān)控變得更加方便和高效。

2.2 低延遲報(bào)警功能

每個(gè)通道都有獨(dú)立可編程的低延遲 ALARM 信號(hào)，用于指示通道功率過高。這對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)電源異常，保護(hù)設(shè)備安全非常重要。

2.3 數(shù)字化功率測(cè)量

通過 SVID 總線提供數(shù)字化功率測(cè)量，方便與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和系統(tǒng)集成。

2.4 合規(guī)性

該器件符合 RoHS/REACH 標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

三、典型應(yīng)用

NCP45496 的典型應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，涵蓋了計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、圖形卡、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心以及電池充電器等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，精確的電源監(jiān)控有助于提高設(shè)備的性能和可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

四、引腳說明與電氣特性

4.1 引腳連接

NCP45496 采用 QFN20 3x3, 0.4P 封裝，其引腳功能豐富多樣。例如，VSENSEx_N 和 VSENSEx_P 用于感測(cè)電阻器的低壓側(cè)和高壓側(cè)電壓；VBUSx 為總線電壓輸入；IPWRx 是與測(cè)量功率成比例的縮放電流輸出等。在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，需要特別注意這些引腳的連接，以確保器件的正常工作。

4.2 絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于保證其安全運(yùn)行至關(guān)重要。NCP45496 的電源電壓范圍、總線輸入電壓范圍、數(shù)字輸入電壓范圍等都有明確的限制。例如，VCC 的電源電壓范圍為 -0.3 至 6V，總線輸入電壓范圍為 -0.3 至 30V。超過這些額定值可能會(huì)損壞器件，因此在設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格遵守。

4.3 推薦工作范圍

在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)確保器件在推薦的工作范圍內(nèi)運(yùn)行。例如，電源電壓范圍為 2.97 至 5.5V，總線電壓輸入范圍為 2.97 至 28V 等。超出推薦范圍可能會(huì)影響器件的性能和可靠性。

4.4 電氣特性

NCP45496 的電氣特性包括交流特性和直流特性。交流特性如功率上升時(shí)間、ALARM 信號(hào)延遲、電壓和電流測(cè)量帶寬等；直流特性如數(shù)字輸入和輸出引腳的高低電平值、最大電流消耗等。這些特性決定了器件在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。

五、應(yīng)用信息

5.1 功率縮放電流輸出

內(nèi)部電流源為每個(gè) IPWRx 引腳提供與相應(yīng)總線上測(cè)量功率成比例的電流。輸出電流的準(zhǔn)確性在 IPWRx 大于 1mA 時(shí)無法保證。兩個(gè)電流輸出引腳可以連接在一起以生成總功率電流，通過將功率電流施加在電阻上可以生成與測(cè)量功率成比例的電壓。

5.2 數(shù)字化功率輸出

內(nèi)部 ADC 對(duì)內(nèi)部生成的電壓進(jìn)行采樣，該電壓與功率成正比。ADC 的滿量程輸入在數(shù)據(jù)表中有明確規(guī)定，RSENSEx 和 K 的選擇應(yīng)確保給定通道上的最大預(yù)期功率使 VPWRx 小于或等于 VFS。

5.3 可調(diào)分流放大器增益

電流分流放大器的增益（K）可以調(diào)整，以適應(yīng)廣泛的預(yù)期總線功率。增益可以設(shè)置為 2 或 8，通過設(shè)置相應(yīng)的 PIN_GAIN_CHx 寄存器來實(shí)現(xiàn)。

5.4 低延遲報(bào)警

ALARM 信號(hào)用于指示任一總線上的測(cè)量功率是否超過給定閾值。閾值和遲滯可以為每個(gè)通道單獨(dú)編程。

5.5 測(cè)量總功率

由于 IPWR1 和 IPWR2 是縮放電流輸出，它們可以連接在一起以產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)之和的電流。如果兩個(gè)電流信號(hào)的增益相同，則該電流與兩個(gè)通道上測(cè)量的總功率成比例。多個(gè) NCP45496 器件的 IPWRx 信號(hào)也可以連接在一起。

5.6 低通濾波器

為了實(shí)現(xiàn) IPWR 電流精度，需要一個(gè)外部低通 RC 濾波器，其截止頻率最高為 500kHz。如果多個(gè) IPWR 信號(hào)連接在一起，只需要一個(gè)濾波器。

六、布局考慮

在 PCB 布局設(shè)計(jì)中，需要特別關(guān)注敏感信號(hào)的處理。通道輸入（VSENSEx_P、VSENSEx_N 和 VBUSx）和縮放電流輸出信號(hào)（IPWRx）需要特殊處理。VSENSEx_P 和 VSENSEx_N 信號(hào)需要直接與感測(cè)電阻器的引腳進(jìn)行開爾文連接，以避免寄生走線電阻影響分流電流測(cè)量。同時(shí)，應(yīng)注意將 IPWRx 線路與動(dòng)態(tài)變化的信號(hào)（如時(shí)鐘和電源）隔離開來，以減少干擾。

七、總結(jié)

NCP45496 是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的 2 通道電源監(jiān)控器，具有多種特性和靈活的應(yīng)用方式。在設(shè)計(jì)過程中，工程師們需要充分了解其引腳功能、電氣特性、應(yīng)用信息和布局要求，以確保器件在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮最佳性能。你在使用類似電源監(jiān)控器的過程中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。