带警报和报警的电源监控器几乎不需要自供电

颇具讽刺意味的是，监测电路功耗这一本身旨在实现能耗最小化的参数，其过程却需要消耗额外电能。在很多方面，这和理财的逻辑相似：你需要进行少量明智的投入，以期获得更大的回报，而任何能降低前期投入成本的方法都值得推崇 —— 尤其是当这些投入还能带来额外收益时。

正是基于这一理念，Microchip Technology 推出了 PAC1711 与 PAC1811 两款功率监测芯片，将芯片自身的功耗 “成本” 降低了一半（见图 1）。这两款芯片的功能远不止基础的功耗监测，还能针对超限功率事件提供实时系统告警，其中包括一项专利申请中的阶跃告警功能，可用于识别长期平均值的波动变化。

1. 16位PAC1811及类似12位PAC1711的内部方框图揭示了该小型器件的复杂性。

这两款芯片专为电池供电设备及能耗受限应用场景设计，可在不额外浪费电能的前提下，精准追踪和监测系统功耗。

PAC1711 是一款 42V、12 位单通道功率监测芯片，而 PAC1811 则为分辨率更高的 16 位芯片，且通过了 AEC-Q100 认证。两款芯片均可在宽动态范围内实现 1% 的功率测量精度。当采样率为 1024 样本 / 秒（SPS）时，PAC1711 的典型静态电流为 100 微安，PAC1811 则为 150 微安。Microchip 强调，这一功耗指标仅为同类产品的一半。

两款芯片均采用 3×3 毫米的超薄无引脚双列扁平封装（VDFN），提供 8 引脚和 10 引脚两种封装规格，且引脚和封装尺寸与广泛应用的 SOT23-8 封装完全兼容。这种封装兼容性不仅为开发者简化了替代料选型流程，还能加速芯片在现有系统中的升级与集成。

监测技术原理与功能特性

两款芯片主打高端电流检测功能，其内部数字电路可完成复杂的功率计算与能量累计，监测的能量累计周期最长可达一年甚至更久。10 引脚 VDFN 封装版本配备了 VBUS + 引脚，支持低端功率监测，还可通过掉电功能进一步降低功耗 —— 这是 8 引脚 VDFN 封装版本不具备的特性。

芯片可存储总线电压、分流电阻电压以及与功率成正比的累计能量数据。嵌入式控制器或系统主机可读取 PAC1711/PAC1811 的寄存器，调取存储的数据；同时，芯片内置可配置告警系统，当检测到电压、电流或功率出现超限波动时，可自动触发告警。

芯片的采样率（最高可达 8192 样本 / 秒）、功率累计周期、单次触发测量设置及其他控制参数，均可通过系统管理总线（SMBus）或集成电路总线（I2C）进行配置。此外，芯片采用实时校准技术，最大限度降低失调误差。

其独有的阶跃告警功能，可对电压和电流值进行滚动均值计算。当数值波动幅度达到用户设定的阈值时，芯片会立即通知微控制器（MCU）执行相应操作。每一个新的采样数据都有可能触发告警。芯片还提供慢采样引脚选项，可将功耗采样间隔延长至 8 秒一次，进一步节省电能。

芯片内置的累加器寄存器可用于管理各类运行数据，例如追踪系统电池老化程度、预估充电剩余时间，还能存储短期功耗历史数据，供 MCU 调用并执行预设的管理策略。两款芯片的总线电压检测范围均为 0~42V，且均可通过 I2C 接口实现通信。

考虑到这类芯片在实际应用中可能面临静电放电（ESD）风险，PAC1711 与 PAC1811 内置了由多种二极管和钳位电路构成的 ESD 防护模块（见图 2）。

2. 图示为芯片 ESD 防护电路的结构示意图；当芯片电源引脚（VDD）电压为 0V 时，检测引脚（VSENSE + 和 VSENSE–）的耐受电压可达 42V（绝对最大额定电压为 75V）。

从原理上看，这类芯片的功能设定并不复杂，但在实际投入设计与编程应用前，工程师往往需要进行一定的评估与调试。为解决这一问题，Microchip 推出了一款兼容评估板 —— 该评估板采用 MikroElektronika 公司的 mikroBUS 标准接口，可直接插接至支持该标准的主控板（见图 3），方便用户对芯片的各项功能与性能指标进行全面评估。

3. PAC1711-Click 评估板兼容 MikroElektronika 公司的 mikroBUS 标准主控板接口。

此外，Microchip 还提供了一款 Linux 驱动程序，可实现芯片基础功能配置，并支持访问功率测量相关的常用寄存器。同时，针对 PAC1711 与 PAC1811 两款芯片，公司还开发了通用 C 语言函数库，内含芯片与多款 Microchip 微控制器的配套使用示例。

PAC1711 与 PAC1811 两款单通道功率监测芯片的完整规格参数、工作细节、时序波形及寄存器配置信息，均可在各自长达 90 页的产品数据手册中查阅。目前，两款芯片均已量产，提供 VDFN-8 和 VDFN-10 两种封装选择。其中，PAC1711 VDFN-8 封装版本的千片起订单价为 0.58 美元；PAC1711-Click 评估板的单价为 15 美元（单片购买），现已同步上市。