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怎么规划出高精度、高密度和阻隔模仿输出模块的体系

简介为可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)模块等过程控制应用设计通道间隔离模拟输出模

简介

为可编程逻辑操控器(PLC)或分布式操控体系(DCS)模块等过程操控运用规划通道间阻隔模仿输出模块时,首要权衡要素通常是功耗和通道密度。跟着模块尺度缩小,通道密度添加,每个通道的功耗有必要下降,以满意模块的最大功耗预算要求。更高的通道密度也意味着每个通道可用的PCB空间越少。

体系级处理方案

图1所示为AD5758和ADP1031体系处理方案,它们处理了功耗和空间问题,支撑完成更高水平的集成。本规划笔记显现在制作单通道功耗低于2 W的8通道模块时,怎么让其坚持小尺度。

图1.AD5758和ADP1031 8通道电路板。

ADP1031处理了阻隔和尺度问题,供给300 V根底的电源和数据阻隔,AD5758则供给低功耗、高精度,可装备的电流或电压输出通道。

集成、阻隔电源和数据

ADP1031采用了ADI取得专利的i Coupler®技能,在7 mm × 9 mm巨细的封装内集成3个阻隔电源轨,以及SPI和GPIO数据阻隔。这种高度集成协助处理了PCB空间占用问题,在较小的PCB空间内整合和满意一切通道阻隔要求。

图2.ADP1031框图。

低功耗

AD5758采用了动态功率操控(DPC)技能,在该器材被装备用于操控电流输出时,在最坏的操作条件下,能够协助最小化模块的功耗。它能够继续盯梢输出电压,将输出驱动器的供电量降到最低,以坚持输出负载电流,上述这些都经过一个集成、可编程、高功率的降压转换器完成。在电流输出形式下,DPC启用后,AD5758会主动调理DPC电压,在一切负载条件下最小化功耗。

ADP1031的规划经过优化之后,能在最坏的负载条件下为AD5758供给高效的阻隔电流,以此最小化总通道功耗。ADP1031中集成的高速SPI通道在启动时也能够下降功耗,在封闭时则进入低功耗状况。

图3.AD5758框图。

阻隔反激式变压器

由于ADP1031集成了反激通道,导致反激式变压器的规划得到简化,由于它只需要单个初级和次级绕组。这意味着变压器的外形能够更小,一起仍能满意功率和阻隔要求。引荐ADP1031运用的变压器的尺度为8.6 mm × 8.26 mm,高度不到9.7 mm。有关引荐运用的变压器的列表,请参阅ADP1031数据手册。

处理方案尺度

高度集成使得每个阻隔通道都能装入巨细缺乏400 mm2的双面PCB中。这包含一切相关的无源组件和阻隔距离。

支撑确诊和HART衔接的灵敏的高精度通道

AD5758集成了先进的确诊功用,能够快速检测反常行为和毛病。

过错标志被存储在两个寄存器中:数字确诊成果寄存器和模仿确诊成果寄存器,别离用于片内数字确诊和片内模仿确诊。一些重要确诊包含:

看门狗定时器过错

SPI CRC过错

无效的SPI拜访

SCLK计数器过错

校准存储器CRC过错

输出过压维护

电压输出短路过错 X 电流输出开路过错

过温过错

内部供电过错

DPC过错

有关完好的确诊列表,请参阅AD5758数据手册。

AD5758还集成了一个12位ADC,能够在用户挑选的节点上供给确诊丈量,比方内部电源和接地、内部裸片温度监视器和内部基准电压源。

AD5758具有一个CHART引脚,HART®信号以电容耦合的方法衔接到这个引脚。启用HART衔接之后,HART信号会在VIOUT引脚显现。此功用仅在将VIOUT装备为输出电流时可用。

EMC功能

AD5758在一切或许衔接至螺丝端子(VIOUT、+VSENSE和−VSENSE)的引脚上集成了线路维护装置。这些线路维护装置经过约束内部经过VDPC+和AVSS电轨的电压,维护这些引脚不受高达±38 V的正负电压影响。假如检测到VIOUT引脚上的电压超越此约束,则过错标志置位,能够经过SPI端口回读。

现已针对AD5758和ADP1031体系做过很多EMC测验。参阅表1和表2检查测验成果汇总。

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体系运用框图

图4.体系衔接框图。

图5.8通道模块功耗与电源电压和负载。

定论

AD5758和ADP1031体系级处理方案支撑完成牢靠、紧凑的8通道(通道间阻隔)模仿输出模块,在最坏的功耗条件下,一切8个通道都能完成超卓的低功耗(低于2 W)。

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