如今的汽车正处于彻底变成电子系统的交界点，最大限度减少了机械系统的采用，正在成为人们生活中最大、最昂贵的“数字化工具”。由于可用性和环保原因，以及提高内燃型、混合动力型和全电动型汽车行车安全的需求，市场逐步减少了对汽油的依赖，这正是“数字化”转变的驱动力。
就电动型汽车而言，想要司机心里更踏实，能否实时、准确监控汽车的功耗是关键。
监视和控制功耗的几种方法
要监视电子系统的功耗，就需要连续测量电流和电压。电压可以直接用模数转换器(ADC) 测量。如果 ADC 输入范围小于所监视的电压，那么也许需要一个电阻分压器 (图 1)。
图 1：测量电源轨上的输入电压和负载电流 (检测电压)
为了测量电流，需要在电源通路中放置一个检测电阻器，再测量其压降。如图 1 所示，跨导放大器将高压侧检测电压转换成电流输出，该电流流经增益设定电阻器，以产生一个以地为基准并与负载电流成比例以及适合馈送给 ADC 的电压。
为了最大限度降低功耗，全标度检测电压限制为几十毫伏。因此，放大器输入失调需要低于 100µV。
为了计算功率，必须使用通过 ADC 数字接口访问 ADC 数据的微控制器或处理器，以实现电压读数和电流读数相乘。要监视能耗，需要在一定时间内累计 (相加) 功率读数。
为了开关电源，一般在汽车电路中会使用机电继电器。
为了节省空间，会用 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 等固态开关取代继电器，从而产生所有组件都在同一块电路板上、可以统一采用再流焊工艺组装的 PCB 设计。P 沟道 MOSFET 通过拉低其栅极电平而接通，通过将栅极连接至输入电压而断开。与 N 沟道 MOSFET 相比，P 沟道 MOSFET 在导通电阻相同时成本更高，而且其选择范围很窄，限于较大电流值 (高于 10A) 情况。N 沟道 MOSFET 是应对大电流的最佳选择，但是需要充电泵，以提高栅极电压，使其高于输入电压。例如，12V 输入需要 22V 栅极电压，即 MOSFET 栅极要高出输入 10V。图 2 显示了一个电源开关电路的实现。
图 2：用 N 沟道 MOSFET 实现电源轨的接通 / 断开
常见的电源总线也需要针对短路和过载故障提供保护，这类故障可能在任何板卡或模块中出现。为了实现电路断路器功能，可以比较图 1 中放大器的输出和一个过流门限，以断开图 2 中的栅极驱动器。这种方案取代了保险丝，因为保险丝反应速度慢、容限太宽且熔断后需要更换。为了节省电路板空间，人们希望在开关、保护和监视汽车电源总线中的功率流动时，采用集成式解决方案。
集成式电源控制与遥测解决方案
LTC4282 是一款可热插拔的控制器和电路断路器，提供能量遥测功能和 EEPROM (图 3)，凭借创新性双电流通路特色，满足了大电流应用的需求。该控制器通过控制外部 N 沟道 MOSFET，可平滑地给大容量电容器加电，从而避免出现输入电源干扰以及电流达到破坏性水平，因此可确保电源在 2.9V 至 33V 范围内安全接通和断开。LTC4282 位于通往电路板电源的入口，其准确度为 0.7% 的 12 位或 16 位 ADC 通过一个 I2C/SMBus 数字接口报告电路板电压、电流、功率和能耗。内部 EEPROM 为寄存器设置和故障记录数据提供非易失性存储，从而可在开发过程中及现场运行时，加速调试和故障分析。
