带有校准输入的热插拔控制器，精确监测两路负

本应用笔记介绍如何利用MAX5977热插拔控制器和单路ADC，准确监测两个不同量程的负载电流：大功率主系统电流和低功率辅助系统电流。MAX5976集成MOSFET功率开关，为辅助系统提供简单、高性价比功率控制。尽管MAX5977组合了两个不同“域”的监测功能，但两个“域”的保护和控制完全独立，提高了可靠性和安全性。

引言

当存储、处理或网络接口卡用于高可用性(始终保持工作状态)系统时，必须采用热插拔控制器。负载卡插入系统或从系统拔出时，这种热插拔电路控制其电源的打开和关闭。它还防止系统在板卡故障条件下发生过流。一些更先进的热插拔控制器还具有负载电压、电流监测功能，可用于计算负载功率。这种信息对于优化效率、制冷及分配有限的电源输出非常有用。

随着板卡设计规模越来越大、系统越来越复杂，把输入与板卡之间的功率划分为两级或多级“域”有助于系统监测，其中一个“域”作为辅助电源监测，功率要求比较小；另一个“域”则为板卡的主电源供电。这种方法允许辅助电源首先启动，最后关闭；而大功率“域”则独立控制。如果需要功率监测和计量，将电源分为两个“域”时需要采用两路独立的热插拔控制器(或至少一个双通道控制器)，以便测量两个“域”的功率。

本应用笔记介绍了如何利用MAX5977热插拔控制器和一路ADC，精确监测两个独立“域”的负载电流，而MAX5976集成的MOSFET功率开关为辅助“域”的电源控制提供了简单、高性价比方案。

MAX5977校准功能

Maxim的MAX5977能够支持热插拔控制器常见功能，驱动高边n沟道MOSFET开关控制导通压摆率，并保护过流。此外，MAX5977还具有高精度电流检测跨导放大器，增益为2500µA/V，将检测信号馈送到外部ADC，进行负载电流监测。为了精确校准电流检测系统，MAX5977可以将其跨导放大器的输入切换到“校准检测”输入。该功能由CAL输入控制。

CAL为逻辑低时，电流检测放大器检测IN和SENSE之间的电压，于是在CSOUT输出一路等于(V_IN- V_SENSE) × 2500µA/V的电流，用于正常工作模式下的电流监测。然而，如果CAL被驱动为逻辑高，MAX5977将电流检测放大器的负输入切换至CALSENSE，于是CSOUT电流等于(V_IN- V_CALSENSE) × 2500µA/V。如果在IN和CALSENSE之间加一个精密电压，该模式可用于采集数据，用于放大器和ADC的增益和漂移校准。MAX5977的这种典型应用如图1所示，其中用精密流入电流源和校准电阻建立CALSENSE信号。

测量两个电源域的电流

因为MAX5977的校准功能本质上是一个用于精密电流检测放大器的输入复用器，所以只要两个电阻被连接于一个共用IN电位，就可将其用于交替测量电流检测电阻。图2所示为一个基本应用电路。主电流检测电阻连接至SENSE输入，辅助(内务域)检测电阻连接至CALSENSE输入。所以可独立测量两个域的负载电流。MAX5977为高功率域提供控制和保护，简单集成的负载开关(例如MAX5976)，控制和保护低功率内务域。


图2. MAX5977用于双域电流监测的应用电路。

微控制器采集和处理被ADC数字化的负载电流数据，ADC可为外部或集成至微控制器本身。为了测量主电流，微控制器驱动CAL为低电平，短暂等待CSOUT达到稳定，然后命令ADC进行转换并报告结果。同样，为了测量辅助输入，微控制器将CAL驱动为高电平，重复相同的基本序列。

因为两个域的跨导输出信号共用同一CSOUT、增益设置电阻，所以应选择辅助和主电流检测电阻的值来简化定标或提供最佳分辨率。

为了简化定标及主和辅助电流求和，检测电阻应采用相同值。这样就允许两个电流测量值直接求和，确定两个域的总电流。

为了获得最佳分辨率，两个电流检测信号应有相同的满幅输出电压送至ADC。选择的主和辅助检测电阻的值与两个域的最大负载电流具有相同的比值，可很容易实现这一目的：

I_{MAIN (max)}/I_{AUX (max)}= R_CALSENSE/R_SENSE

这可确保两个域在满荷条件下在CSOUT上的满幅输出相同。例如，图1电路的主通路采用1mΩ，辅助通路采用20mΩ，意味着满荷主电流将为满荷辅助电流的20倍。

作为方便求和与获得良好分辨率的折中方案，选择的辅助检测电阻可为主检测电阻的2的整次方倍。该倍数应近似为以上所述的最大负载电流比值。采用这种方法，微控制器中简单的二进制左移位操作即可将主电流转换结果缩放为相同单位的辅助电流结果。

定时和采样

图3中的MAX5977驱动40.0kΩ CSOUT电阻，CAL以20kHz开关。本例中，V_IN- V_SENSE= 5mV，V_IN

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