MAX9949/MAX9950参数测量单元PMU工作模式

概述

MAX9949/MAX9950是双通道参数测量单元(PMU)，具有四种主要工作模式：

1. FIMI—加流/测流
2. FIMV—加流/测压
3. FVMI—加压/测流
4. FVMV—加压/测压

本文没有讨论两种辅助操作模式，即：无加载信号/测压(FNMV)和无加载信号/测流(FNMI)。关于这两种模式的详细信息，请参照数据资料。

这篇应用笔记分章节讨论四种主要工作模式，每个章节根据等效框图说明芯片的功能。利用公式解释工作原理，并给出了配置实例。针对FIMI模式的表格给出了进一步的设计案例，MAX9949/MAX9950针对不同类型的ADC与MSR引脚连接进行配置。用户可以参考这些实例、配置、公式和表格，设置特殊的工作模式。

如需了解如何通过串口配置各种模式，请参照数据资料。

注意事项及附加说明

给出原理框图之前，首先提供以下附加说明。

1. 本应用笔记的内容是对数据资料的补充，建议读者首先获取一份数据资料，确保所有设置都符合数据资料的规定。
    
2. 本文所举示例假设PMU都已经过校准。为简化问题，假设所有失调为零。没有失调的器件在现实生活中并不存在，所有器件在实际使用之前都需要进行校准，以达到绝对精度要求。
    
3. 数据资料中的满量程范围(FSR)指从负向最小值到正向最大值的范围。比如，200µA的FSR范围为±200µA，共计400µA。其它量程±2µA、±2mA和±64mA同样如此换算。
    
4. 线性误差表示为FSR的函数，通常在±0.02%范围内。如果我们选取2µA范围，则在整个4µA FSR范围内，最大线性误差为0.02% x 4µA = 80nA。
    
5. 不要超过绝对最大额定值指标，确保工作在数据资料规定的标称范围内。超出标称工作范围可能导致异常结果或损坏器件。
    
6. 框图中椭圆内的数字代表节点电压，用户可以自行验证各节点值。框图采用理想运放的SPICE模型进行仿真，节点电压值即为仿真结果。
    
7. 在FI (加流)模式下，电流正比于[VIN - VIOS]。
    
8. 表中给出了如何针对单极性和双极性ADC设置IOS。
    
9. 所有示例框图采用15.5kΩ负载，RSENSE = 10kΩ，量程设为200µA。框图适用于任何负载和任何量程。
    
10. 本应用笔记也适用于MAX9951/MAX9952 PMU，但有两点例外：反馈环路增益倍数是4而不是2；所使用的检测电阻值翻倍。

FIMI模式

图1. 示例配置的FIMI模式等效框图

由图1可以观察到：

1. MSR引脚监测IN输入电压，加上或减去U1、U2、U3、U4和U5的全部失调电压。MSR引脚自身并不直接检测输入电流，IFORCE电流正比于VIN - VIOS：

   (式1)

2. 图1给出了一个设置案例，其中，IN = 3.456V，IOS = 1.234V，负载为15.5kΩ。利用式1和RSENSE = 10kΩ (±200µA量程)，得到IFORCE = 111.1µA。
    
3. 通过计算流过RSENSE的电流可以确认IFORCE的计算：

   IRSENSE = (2.833 - 1.722)/10,000 = 111.1µA

   (式2)

   负载端：

   IRLOAD = 1.722/15,500 = 111.0968µA (误差源于3位分辨率)