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CXAO42314 双向电流/功率监控器12位ADC | I²C/SMBus接口 | 0-32V共模 | 可编程PGA
| 产品型号： | CXAO42314 |
| 产品类型： | 运算放大器 |
| 产品系列： | 电流检测放大器 |
| 产品状态： | 量产 |
| 浏览次数： | 3 次 |
产品简介
技术参数
| 输入电压范围 (VIN) | 3 - 5.5V |
|---|---|
| 输出电压 (VOUT) | adj |
| 输出电流 (IOUT) | 20W |
| 工作频率 | 160kHz |
| 转换效率 | 95% |
| 封装类型 | TSOT-28(COL);MSOP-10 |
| Type | 电流检测放大器 |
| Bandwidth | 160kHz |
| Slew rate | 0.5V/μs/10V/μs |
| Offset voltage | 50μA/1mA |
| Noise | 10nV/√Hz |
| Quiescent current | 1mA |
| Features | Bi-directional;I2C;Low-side Capable;Programmable Gain |
| Control method | 放大器 |
| Gain error (max) (%) | 0.3 |
| Application | 传感器放大/信号调理/滤波 |
| Operating temp | -40℃~125℃ |
| Common-mode voltage (max) (V) | 32 |
| Input offset (+-) (max) (µV) | 450 |
| Input offset drift (+-) (typ) (µV/°C) | 10 |
| Voltage gain (V/V) | 1 |
| CMRR (min) (dB) | 120 |
| Subcategory | Digital power monitors |
产品详细介绍
CXAO42314 双向电流/功率监控器
12位ADC | I²C/SMBus接口 | 0-32V共模 | 可编程PGA | TSOT-23-8/MSOP-10
产品版本：Rev 1.0 | 更新日期：2026年7月 | 型号：CXAO42314 | 封装：TSOT-23-8 / MSOP-10
技术咨询：ouamo18@jtm-ic.com 或致电 13823140578 (嘉泰姆电子)
嘉泰姆电子（JTM-IC）推出的CXAO42314 是一款高精度双向电流和功率监控器，配备 I²C/SMBus 接口。该器件通过读取负载电流和功率，为系统提供全面的信息。它同时监控检测电阻上的压降和总线电压，并通过内部模数转换器（ADC）将其转换为电流（安培）和功率（瓦特）。可编程校准、可调转换时间和平均功能提供了更高的设计灵活性。
CXAO42314 支持 -40°C 至 +125°C 的宽工作温度范围，输入电压为 3V 至 5.5V，共模总线电压范围为 0V 至 32V。提供 TSOT-23-8 和 MSOP-10 两种小尺寸封装，适用于服务器、网络设备、便携式电池供电系统、负载点电源模块及高端数字电视等应用。
1. 产品概述与市场定位
在服务器、网络设备、便携式电池供电系统以及POL（负载点）电源模块中，精确的电流、电压和功率监测对系统管理和保护至关重要。传统方案使用分立ADC或外部运算放大器，精度和集成度有限。CXAO42314 将高精度电流检测放大器、12位ADC、数字接口集成于单一芯片，支持高侧和低侧双向电流检测，提供完整的数字电流、电压和功率读数，简化了系统设计，提高了可靠性。
其宽共模电压范围（0-32V）适应多种总线电压，可编程PGA（±40mV 至 ±320mV）允许灵活选择检测电阻，可编程转换时间和平均值滤波满足不同精度和速度需求。TSOT-23-8 和 MSOP-10 小封装和低功耗特性使其特别适合空间受限的便携设备和高密度板卡。
2. 主要特点与技术亮点
高分辨率电流/电压/功率测量
支持高侧和低侧检测
0V至32V
±40mV / ±80mV / ±160mV / ±320mV
快速模式(400kHz)和高速模式(2.56MHz)
84µs至68.1ms
静态电流0.7mA（典型），关断模式6µA
TSOT-23-8 和 MSOP-10
- 可编程校准： 灵活设置电流分辨率和功率计算。
- 平均值滤波： 1至128次平均，有效抑制噪声。
- 16个可配置地址： 通过A1/A0引脚选择，支持多器件共用总线。
- 转换就绪指示： 便于协调单次或触发转换。
- 宽温度范围： -40°C 至 +125°C，适应恶劣环境。
3. 引脚封装与说明
CXAO42314 提供 TSOT-23-8 和 MSOP-10 两种封装，引脚功能包括：IN+（正电流检测输入）、IN-（负电流检测输入/总线电压测量）、GND（地）、VS（电源）、SCL（串行时钟）、SDA（串行数据）、A0/A1（地址选择）等。详细引脚排列请参考数据手册。
图1. CXAO42314 引脚封装图（顶视图）
[ 封装外形示意图预留位置：TSOT-23-8 / MSOP-10 ]
详细引脚间距及尺寸请联系嘉泰姆电子获取。
4. 典型应用电路与内部方框图
图2. 典型应用电路（高侧电流检测）
电路组成：电源 → 分流电阻（RSHUNT）→ 负载，芯片检测分流电阻压降和总线电压，通过I²C接口输出数字电流和功率值。
图2. 典型应用电路
图3. CXAO42314 内部功能方框图
内部集成：12位Δ-Σ ADC、可编程增益放大器（PGA）、带隙基准、I²C/SMBus接口、控制逻辑、寄存器组等。
5. 极限参数与电气特性（设计参考）
| 符号 | 参数 | 最小值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|
| VS | 电源输入电压 | -0.3 | 6 | V |
| VCM | 共模电压（(IN+ + IN-)/2） | -0.3 | 40 | V |
| VSENSE | 差分电压（IN+ - IN-） | -40 | 40 | V |
| VBUS | 总线电压输入（MSOP-10） | -0.3 | 40 | V |
| 其他引脚 | 数字I/O等 | -0.3 | 6 | V |
| 输入电流（任一引脚） | IN | - | 5 | mA |
| 开漏输出电流 | IOUT | - | 10 | mA |
| TJ | 结温范围 | - | 150 | ℃ |
| TSTG | 存储温度 | -65 | 150 | ℃ |
| ESD (HBM) | 人体模型 | - | 2 | kV |
| 参数 | 条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 共模输入电压 | VCM | 0 | - | 32 | V |
| 工作电源电压 | VS | 3 | 3.3 | 5.5 | V |
| 结温范围 | TJ | -40 | - | 125 | ℃ |
| 参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|
| 工作电源范围 | VS | 3 | - | 5.5 | V |
| 静态电流（正常） | IQ | - | 0.7 | 1 | mA |
| 静态电流（关断） | IQ_SD | - | 6 | 15 | μA |
| 共模抑制比 | CMRR (0-32V) | 100 | 120 | - | dB |
| 感测失调电压（RTI，PGA=/1） | VOS（tc≥532µs） | - | ±10 | ±50 | μV |
| 感测失调电压（RTI，PGA=/8） | VOS（tc≥532µs） | - | ±40 | ±100 | μV |
| 感测电压输入范围（PGA=/1） | VSENSE | -40 | - | 40 | mV |
| 感测电压输入范围（PGA=/8） | VSENSE | -320 | - | 320 | mV |
| 总线电压输入范围（BRNG=1） | VBUS | 0 | - | 32 | V |
| 总线电压输入范围（BRNG=0） | VBUS | 0 | - | 16 | V |
| ADC分辨率 | - | - | 12 | - | 位 |
| 转换时间（可编程） | tCONV | 84 | - | 68100 | µs |
| I²C时钟频率（快速/高速） | fSCL | 1 | - | 2560 | kHz |
6. 工作原理与设计指导
6.1 基本ADC功能
上电后，CXAO42314 默认工作在连续转换模式，按照配置寄存器中设定的平均次数依次转换感测电压和总线电压。所有电流和功率计算在后台进行，不影响转换时间。
6.2 工作模式与配置
通过配置寄存器（00h）可设置ADC转换时间、平均次数和工作模式。支持连续模式、触发模式和关断模式。默认连续模式下，ADC持续转换感测电压和总线电压，并自动计算电流和功率。转换时间从84µs到68.1ms可调，更长的时间提高抗噪性。平均功能（1~128次）进一步滤除噪声，提升测量精度。
6.3 总线电压和分流电压范围设置
通过配置寄存器（00h）的 BRNG 位可设置总线电压范围（16V 或 32V），通过 PGA 位可设置感测电压满量程范围（±40mV、±80mV、±160mV 或 ±320mV）。
6.4 校准与电流计算
校准寄存器（05h）根据分流电阻和所需电流分辨率计算。公式如下：
Calibration_Setting = 0.04096 / (RSHUNT × I_LSB)
其中 I_LSB 为测量电流的分辨率（A/LSB）。
电流值 = (感测电压 × 校准值) / 4096
功率值 = (总线电压 × 电流) / 5000
编程示例（见数据手册）展示了如何配置并获取电流和功率读数。
6.5 转换就绪指示
通过读取总线电压寄存器（02h）的 CVRF 位（bit 1），可获知转换是否完成，便于协调单次或触发转换。
6.6 数字接口与地址
支持I²C/SMBus快速模式（400kHz）和高速模式（2.56MHz）。通过A1/A0引脚可配置16个从地址，最多16个器件共用同一总线。
6.7 寄存器汇总
| 地址 | 寄存器名称 | 访问 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|
| 00h | Configuration | R/W | 工作模式、转换时间、平均次数、PGA、总线范围 | 399Fh |
| 01h | Sense Voltage | R | 感测电压读数（10µV/LSB） | - |
| 02h | Bus Voltage | R | 总线电压读数（4mV/LSB） | - |
| 03h | Power | R | 计算功率值 | 0000h |
| 04h | Current | R | 计算电流值 | 0000h |
| 05h | Calibration | R/W | 电流校准设置 | 0000h |
7. 应用信息与设计指南
7.1 选择分流电阻
分流电阻值需权衡精度和功耗。建议根据 PGA 设置选择合适的满量程范围（±40mV 至 ±320mV）。低阻值减少压降，但低电流时误差可能增加，因为失调电压影响更显著。注意电阻的功率额定值和温漂。
7.2 输入滤波与保护
可在输入端添加RC滤波器以抑制噪声，但需注意电阻匹配对增益和CMR的影响。对于瞬态过压（如负载突降、反接等），建议在输入端并联TVS或齐纳二极管进行钳位保护。
7.3 布局指南
- 采用开尔文连接：IN+和IN-直接连接到分流电阻两端，使用四线连接。
- 分流电阻尽量靠近芯片，走线宽而短。
- 电源旁路电容（0.1µF）紧贴VS和GND引脚。
- 数字信号线（SCL、SDA）远离模拟输入，必要时使用地线隔离。
8. PCB布局建议
- 开尔文检测： 必须将IN+和IN-直接连接到分流电阻的相应端，实现四线连接。
- 旁路电容： VS引脚对地放置0.1µF陶瓷电容，尽量靠近芯片。
- 走线宽度： 分流电阻到芯片的走线应足够宽（≥0.5mm），减少压降。
- 接地： 使用完整地平面，降低噪声耦合。
- 热管理： TSOT-23-8 热阻 θJA=104.8°C/W（四层板），MSOP-10 热阻 θJA=211.5°C/W，注意散热。
9. 订购信息与技术支持
CXAO42314 提供 TSOT-23-8 和 MSOP-10 两种封装，无铅、RoHS合规且无卤素。嘉泰姆电子提供工程样品、量产芯片及全面的技术支持，包括评估板、参考设计、应用笔记和FAE现场支持。
技术邮件：ouamo18@jtm-ic.com | 技术热线：13823140578
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