在便携式电子设计中，测量电池电压和电流对于确定何时需要充电或更换电池至关重要。电池监控电路中使用的运算放大器必须满足精度要求，同时尽可能地减少电源静态电流，以延长电池寿命。本节介绍了在成本优化型系统中使用 PGA 模块监控电池电压和电流的电路。图 2-3 展示了一个电池电压测量电路，该电路采用了配置为单位增益缓冲器的 PGA 模块。为了防止超出放大器的共模输入电压范围或输出电压摆幅，由 R₁ 和 R₂ 组成的电阻分压器用于对电池电压进行分压。该电路的输出可以从内部或外部连接到器件中的其他集成外设。

图 2-3 电池电压测量电路

通过系统中的电流大小可以了解系统的运行状况。通过比较从电源获取的电流与该特定工作情况下的预定义目标范围，可以基本了解系统的运行效率。如果电流超出预期水平，则表示系统中存在耗电量超出预期的元件。同理，如果电流低于预期，则意味着系统的某部分未正确供电或可能处于断电状态。

测量低侧分流电阻器上的压降通常是确定电池和负载电流的最简单方法。图 2-4 显示了使用 PGA 模块的低侧电流检测电路示例。该电路的输出可以从内部或外部连接到其他外设，例如 ADC 和 CMPSS 模块。例如，CMPSS 模块可以周期性地对 PGA 输出进行采样（无需 CPU 干预），并在信号超过阈值时触发中断。电容器 C_FB 从外部连接到 PGA 模块的输出端，以提高动态性能。

图 2-4 低侧电池电流测量电路

要为 PGA 模块自定义增益值并选择合适的滤波电阻器，可以参考以下代码片段。此片段展示了可以在何处添加您自己的代码：

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// Gain
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#define PGA_GAINVALUE PGA_GAIN_4

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// Filter Resistor
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#define PGA_FILTERVALUE PGA_LOW_PASS_FILTER_RESISTOR_100_OHM

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// P-MUX selection
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#define PGA_PMUXINPUT PGA_PMUX_POS 

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// N-MUX selection
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#define PGA_NMUXINPUT PGA_NMUX_RTAP

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// M-MUX selection
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#define PGA_MMUXINPUT PGA_MMUX_INVERTING_GAIN_NEG

在该代码片段中，PGA_GAINVALUE 表示 PGA 模块所需的增益值，PGA_FILTERVALUE 表示滤波电阻器 R_FILT 所需的值。请确保查阅特定器件的文档或参考手册以找到可用的 R_FILT 和增益值，然后将 PGA_GAINVALUE 和 PGA_FILTERVALUE 替换为要在电路中使用的实际值。

在某些应用中，我们不希望负载的电势受到低侧电流检测电阻两端的压降影响。为了解决该问题，可以使用采用片上 PGA 模块的高侧电池电流检测电路，如图 2-5 中所示。该电路监控提供给正电源线路中负载的总电流。PGA 模块测量检测电阻上的差分电压并将输出发送到 CMPSS 反相引脚和 ADC 模块。但是，高侧电流测量仅限于电池电压低于 VDDA 的应用。

为安全起见，CMPSS 模块可以周期性地对 PGA 输出进行采样（无需 CPU 干预），并在信号超过阈值时触发中断。每个 CMPSS 模块的输出都可以直接连接到任何 ePWM 模块的跳闸区 (TZ) 中，并且可以在软件中配置接收信号时的动作。这意味着通过软件在 ePWM 中创建动作时不需要额外的软件开销。

如果分压电阻器 R₁=R_ib 且 R₂=R_ia，则 PGA 模块的输出电压由方程式 5 计算得出。

图 2-5 高侧电池电流测量电路