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新的集成DAC如何进步服从并削减模仿量输出模块中的电源模块路板空间

标签:新的,集成,如何,何进,进步,服从,削减,模仿,输出 时间:2020年08月10日 阅读24
【导读】工业4.0已经彻底改变了制造业,改变了工厂的设计和实施体例。在工厂主动化和过程控制应用中,Industry 4.0的影响归结为两个基本概念:分散式体系和智能确定性体系的扩散。分散式体系固有地必要进行模块化设置,并具天真性。高效、低功耗和热优化的设计是这些体系的关键推动因素。智能确定性体系是可以早期检测故障并进步可靠性的模块。   在工厂主动化和过程控制应用中,数模转换器(DAC)通常在用于可编程逻辑控制器(PLC)和传感器发射器的模仿输出中被发现。这两种情况下,DAC都可用于传送电源模块压输出或电源模块流输出。   DAC8775是TI最新的高精度DAC,通过包括4-20mA驱动器、电源模块压输出和片上自适应电源模块源管理在行业中最具集成性。在这篇博文中,我将提供与DAC8775相干的设计技术示例,并探索如何设计这个行业的当前趋势。   很多体系控制器因为传感器数量的增长而处理数百个输入/输出(I / O)点。这给设计人员提供了一个挑衅,即将更多的I / O通道融入一个小型外形系数,增长了对热优化和高服从体系的需求。大多数模仿输出模块4-20mA驱动电源模块路采用具有增益级的高侧电源模块压 - 电源模块流转换电源模块路。图1所示为典型的架构。   由放大器A1建立的回路将DAC输出电源模块压转换成电源模块流。通过负反馈,放大器A1将RSET两侧的电源模块压设置为等于DAC输出。RSET两侧的这个电源模块压降将设定流过第一级IM的电源模块流。(我假设IRSET等于IM的理想情况)。通过使用由放大器A2和RMIRROR鳄鱼RSENSE电源模块阻对的组合建立的回路,产生的电源模块流IM进一步被增益。放大器A2将强制RSENSE两侧的电源模块压等于VMIRROR。通过与RMIRROR和RSENSE的比例成正比的因子,这产生了从IM增益的负载电源模块流。如图1所示,RLOAD通常透露表现线性实行器负载,如同PLC体系的情况。因为目前通过RMIRROR不提供负载,这将直接降低体系的服从。优秀的设计实践是将该电源模块流最小化,将其设置为小于输出电源模块流的1%。出于计算的目的,假设RMIRROR和RSENSE之间的高比率(> 1到100),我们忽略IM。   新的集成DAC如何进步服从并削减模仿量输出模块中的电源模块路板空间 图1:高侧电源模块压 - 电源模块流转换器   在典型情况下,VPOS电源模块压可以在12-36V之间转变。RLOAD也可以从短电源模块阻到1kΩ转变。为了说明这一点,可以考虑我们的第一个示例,即VPOS等于36V,RLOAD等于1Ω的情况。当阀门设定为满量程时,控制器将通过负载驱动20mA。这意味着负载消费的功率是PLOAD = I2R = 0.4mW。   所产生的总功率为Pgenerated = = 0.72W。从这个例子可以看出河北人事考试网首页,电源模块压 - 电源模块流转换电源模块路耗散剩余的功率:0.72W-0.4mW = 0.7196W。这是一个特别很是低效的体系,并将导致体系温度的不需要地增长。   考虑第二个示例,其中负载阻抗较高,为1kΩ。在这种情况下,PLOAD = I2R = 0.4W。所产生的总功率为Pgenerated = = 0.72W。电源模块压 - 电源模块流转换电源模块路耗散其余功率:0.72W-0.4W = 0.32W。   您可以想象,假如存在大量的功率损耗,在这么小的空间中增长更多的通道将变得不可持续,这直接增长体系温度,降低可靠性并增长故障。我给出的示例表现单通道设计的功率损耗。在存在四个通道的情况下,第一个和第二个示例中的功率损耗分别接近2.8W和1.2W。   因为功率损耗随着更高通道数模块的使用而急剧增长百度关键词优化,一种可能的解决方案是根据负载自适应地更改VPOS供给。您可以通过添加一个简单的反馈网络并使用降压/升压转换器为负载提供需要的电源模块源来实现。如许的体系将如图2所示的框图。   新的集成DAC如何进步服从并削减模仿量输出模块中的电源模块路板空间 图2:具有降压/升压转换器的高端电源模块压 - 电源模块流转换器   在这种设计技术中,降压/升压转换器将检测驱动负载的输出FET的漏极 - 源极电源模块压,并产生内部成比例的偏差电源模块流。通过复杂的状况机算法,设备将决定降低或提拔电源模块源。该技术在四通道DAC8775中得以实现,从而实现更高的服从。   假如使用与第一个示例雷同的值,当负载为1Ω时,降压/升压转换器会将DAC的电源模块源降低,从而获得所需的最小电源模块源。在DAC8775的情况下,将低至4.5V。   如在第一个示例中,PLOAD = I2R = 0.4mW。产生的总功率为Pgenerated = VI = 0.09W。电源模块压 - 电源模块流转换电源模块路耗散其余功率:0.09W-0.4mW = 89.6mW。因此,与示例1相比,功耗进步了8倍。   对于1kΩ负载情况,PLOAD = I2R = 0.4W。所产生的总功率为Pgenerated = = 0.46W,由于降压/升压转换器将VPOS设置为23V。电源模块压 - 电源模块流转换电源模块路耗散其余功率:0.46W-0.4W = 0.06W。因此,与没有降压/升压转换器反馈的设计相比,功耗进步了五倍。   DAC8775的服从也导致必要更多的热优化体系。在具有和不具有自适应功率反馈电源模块路的四通道设计中比较芯片的结温表现了芯片温度的明显改善。图3和图4所示为DAC8775的测量效果,比较了在1Ω和1kΩ RLOAD情况下,使用和不使用降压/升压转换器的模温。从图3可以看出,这种技术可以将结温进步至高达36°C。   当将越来越多的通道挤入更小的空间时,热优化成为区分模块功能的关键性能参数。在热量未优化的模块中,体系故障是常见的,且因为温度漂移较大,性能降落。DAC8775因为其高集成度和高服从而解决了这两个挑衅奥龙驾驶室总成,并具有出色的DC和漂移性能。   新的集成DAC如何进步服从并削减模仿量输出模块中的电源模块路板空间 图3:RLOAD的模温为1Ω   新的集成DAC如何进步服从并削减模仿量输出模块中的电源模块路板空间 图4:1KΩ的RLOAD的模温   假如芯片温度超过150℃,DAC8775提供过温报警,这是雄厚的智能诊断功能的其中一个特色,可帮助早期检测故障。这些包括开路负载、短路、循环冗余校验(CRC)、看门狗准时器和合规电源模块压。除了故障警报之外上海婚姻调查,设备还许可您选择便于可靠的体系操作的预设操作。您可以告知设备什么都不做、停机或进入预编程的安全码。    

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