česky english Vítejte, dnes je sobota 18. květen 2024

Výkon je třeba hlídat. Může pomoci drobný obvod i rozhraní I3C

DPS 2/2024 | Články
Autor: Ing. Jan Robenek
web_úvod.jpg

K přesnému měření proudu, napětí, výkonu a třeba i teploty může docházet různými způsoby. Firma STMicroelectronics pro svou nedávnou novinku zvolila integrované provedení 60V monitorovacího obvodu v pouzdrech typu DFN o rozměrech 3 x 3 mm. Jak si desetivývodová struktura vybavená dvěma 16bitovými kanály povede?

Údaje, ale i výstrahy

Potřebujete optimalizovat využití dostupné energie nebo jindy zase řešit spolehlivost, třeba u bateriových sad, střídačů a stejnosměrných zdrojů napájení v telekomunikacích, datových centrech, elektrickém nářadí, chytré domácnosti nebo i celé řadě dalších aplikací? Precizní součástky s označením TSC1641 nabízí řešení, a to hned v digitální rovině, kdy např. využijete pokročilého rozhraní MIPI I3C, se kterým obvod rovnou připojíte k současným mikrokontrolérům, např. součástkám řady STM32H5 od ST, takže lze ještě lépe dohlížet na chování a vlastnosti celého systému.

Princip činností není přitom vůbec složitý. Integrovaný obvod zde z pozice analogového front-endu AFE souběžně sleduje stejnosměrný proud a také DC napětí na základě vlastního analogově-číslicového převodníku ADC typu sigma-delta se dvěma kanály a rozlišením 16 bitů, zatímco umí ve vlastní režii spočítat i výkon. Doba převodu je nastavitelná v rozmezí od 128 μs až do 32,7 ms. Díky synchronizovanému měření obou základních veličin lze u výsledné informace počítat i s vysokou přesností. Chyba zesílení v případě bočníku a také napětí na zátěži nepřekračuje půl procenta.

To ale samo o sobě nestačí, protože zjištěné údaje jsou jedna věc a jejich správné vyhodnocení pak druhá. Systém, který vedle MIPI I3C (12,5 MHz), kde se také obejdeme bez pull-up rezistorů, flexibilně skloňuje i komunikaci prostřednictvím I2C či SMBus (1 MHz), tak rovněž přichází s několika výstrahami, pokud jde o nadlimitní či podlimitní napětí a proudy nebo překročení výkonu a teploty, aby se tím předešlo možnému poškození. Prahové úrovně lze přitom pro každý z parametrů definovat v příslušném registru. V hardwarové rovině zde dále využijeme multifunkční digitální výstup ALERT/DRDY. Čidlo pro měření teploty je již přímo součástí integrovaného obvodu.

Pokud jde o měření proudu s využitím vnějšího shunt rezistoru, připadá v úvahu jak vyšší, tak i nižší strana napájení a samozřejmě obousměrný režim. Potěší též proudová spotřeba prvků TSC1641 v módu shutdown, která zde dosahuje pouhých 50 nA a na celkový odběr 60V systému má tudíž jen minimální dopad. Struktura požaduje napájení v rozmezí od 2,7 V do 3,6 V, vyrábí se již nyní a navržena byla k práci v teplotním rozsahu od -40 °C až do +125 °C. Při odběru jednoho tisíce kusů cena startuje na 1,83 dolaru. Vývojáři mohou do začátku použít i desku STEVAL-DIGAFEV1 v hodnotě 36 dolarů. Ta pak může pracovat buď samostatně, nebo ve spojení s vývojovou deskou pro mikrokontroléry STM32 NUCLEO-H503RB, která je kompatibilní s MIPI I3C. Pro ni je rovněž k dispozici grafické uživatelské rozhraní STSW-DIGAFEV1GUI sloužící ke konfiguraci obvodu a firmware STSW-DIGAFEV1FW.

Odkazy:

[1] https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/n4586.html