使用 DAC 使电源监控电路变得更简单

TI 的 10 位 DAC53608 精密 DAC 是小型、经济高效的电压输出 DAC 新系列中的首创，它为这一设计挑战提供了这样的解决方案。

电源监控是几乎所有使用跨多个板或模块共享电源轨的电源应用所需的电路。该电路虽然对于在发生故障时保护系统级组件是必要的，但通常被认为会增加设计复杂性和成本。因此，经济高效地实现强大的电源监控电路成为任何设计人员面临的主要挑战之一。需要此类监控电路的常见应用包括通信设备、电池测试系统和自动测试设备。

图 1 提供了如何实施电源电压或电流监控的简单高级视图。简而言之，每个精密 DAC 为每个窗口比较器设置一个阈值，并将其与测得的电压或电流进行比较。如果测量值超出编程范围，比较器可以触发系统处理器。为简洁起见，我将专注于电压监控器，因为可以以类似的方式实现电流监控器。

图 1：电源监控框图

实现电源监控的一种常见方法是检测控制回路内的故障方向，以便正确调节电源。让我们使用 DAC53608 10 位 DAC 和 TLV1701 双比较器来说明这个简单的设计。该设计需要来自每个监控电路的两个触发输出，如图 2 所示。两个 DAC 通道独立生成高阈值电压和低阈值电压。电阻器 RA 和 RB 将被监测电压 (V IN )的标称值带入 DAC 的范围内。此处最好使用开漏比较器，以便在处理电路的输入/输出电压电平处生成触发信号。当衰减输入电压超过 V TH-HI 时，输出 V ALARM-HI变低。类似地，当衰减输出电压降低到低于 V TH-LO时，V ALARM-LO变低；否则输出被拉高。图 3 显示了该电路不同节点产生的波形。

图 2：控制回路的窗口比较器

图 3：双输出波形

虽然以前的控制回路方法非常有用，但它确实需要每个监控通道两个触发引脚，因此可能比必要的更复杂。对于只需要简单的单一故障指示的应用，可以将电路进一步简化为开环。

图 4 说明了一种通过组合开漏比较器输出来生成单个触发输出的简单方法。如果任一比较器输出为低电平，则该触发输出变为低电平。请注意，您不能在控制回路内使用此电路，因为输出仅传达故障条件，而不是故障类型。图 5 显示了该故障指示电路的相应波形，您可以看到，只要有故障，触发输出就为低电平。

图 4：用于故障指示的窗口比较器

图 5：故障指示波形

前面的两个监控示例要求每个监控通道使用两个 DAC，以便在阈值电压电平上提供完全可编程性。但是，在某些应用中，您可以固定高低阈值电压之间的比率；因此，仅需要一个 DAC 来编程标称电压（开环）。在这些情况下，您可以将所需 DAC 通道的数量减少一半，如图 6 所示。这里，DAC 设置高阈值电压，而低阈值电压由电阻比定义，如公式中所示图 6。

图 6：资源优化故障指示

10 位 DAC53608 是小型低成本 DAC 系列中的首创，是一款八通道缓冲电压输出 DAC，采用 3 毫米 x 3 毫米方形扁平无引线封装。它提供单电源操作，还提供 8 位引脚兼容版本，即 DAC43608。这些 DAC 提供一个 I 2 C 接口，其器件地址可使用单个硬件引脚配置多达四个不同的值，从而允许使用多达 32 个通道而无需使用 I 2 C 缓冲器。该 DAC 系列的一、二和四通道版本即将推出，其中一些带有串行外设接口以及非易失性存储器。