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www.405118.com适用于PLCDCS系统的热电偶或RTD输入的电

更新时间:2020-01-25      

  图1所示电路提供一个双通道、通道间隔离的热电偶或RTD输入,适用于可编程逻辑控制器()和分布式控制系统(DCS)。 该高集成度设计采用低功耗、24位、Σ-Δ型

  图1. PLC/DCS通道间隔离温度输入(原理示意图:未显示去耦和所有连接)

  24位Σ-Δ型ADC集成可编程增益阵列(PGA)和基准电压源,为灵活地连接热电偶或RTD传感器提供完整的特性组合。

  其特性包括片内基准电压源、可编程增益阵列、激励电流、偏置电压发生器以及提供增强50 Hz和60 Hz抑制选项的灵活滤波。 AD7124-4采用5 mm × 5 mm小型LFCSP封装,因而非常适合空间为重要考虑因素的通道间隔离设计。 它还包括多个可供用户使用的诊断功能。

  通道间隔离在自动化系统中极具优势,因为特定输入通道的故障不会影响系统中的其它通道。 然而,通道间隔离输入模块给设计提出了重大挑战,具体表现在复杂度、空间限制和系统成本这些方面。

  热电偶或RTD输入是工业自动化系统的常用输入,因此,设计一个能够处理两者的温度输入模块很有用。 这种灵活性最大程度地减少了两种输入模块的设计工作,而且为模块用户提供了灵活性。

  AD7124-4显著降低了设计复杂度,提供一个片上系统,能够执行热电偶和RTD传感器所需的全部测量功能。

  图1所示电路的每个通道大小仅有27 mm x 50 mm,若在印刷电路板PCB)两面贴放器件,则上述面积可进一步缩小。 之所以能实现如此小的尺寸,是因为AD7124-4采用5 mm × 5 mm小型LFCSP封装,并且集成了几乎所有必需的功能,除了隔离以及附加前端滤波和保护之外。 用于数据和电源隔离的隔离电路仅占用87 mm2,最小合并宽度为12.5 mm。

  图2显示了两个输入通道各自的端子连接。 这些引脚对应于硬件中的P1和P2(见图1)。 热电偶以及2/3/4线RTD连接如图所示。

  如图3所示,输入共模噪声滤波由R1、C1和R2、C2实现,截止频率约为50 kHz。 差分噪声滤波由R1、R2和C3实现,截止频率约为2.5 kHz。 务必以Σ-Δ调制器频率(全功率模式下为307 kHz)滤除任何干扰,这点特别重要。 建议调整这些滤波器的截止频率以满足系统带宽要求,共模滤波器的截止频率约为差分滤波器截止频率的10倍。

  为保护输入不受过压状况影响,AD7124-4的每个输入路径上都放置了3 kΩ电阻。 此电阻值将30 V DC过压产生的电流限制在10 mA以下。

  图1所示电路可连接到2线 kΩ电阻,因此它适用于Pt100和Pt1000 RTD。 使用电流激励,电阻测量为RTD与3.92 kΩ精密基准电阻(RREF)之间的比率式测量结果。 如图3所示,RTD测量在AIN1和AIN3之间进行,REFIN1+和REFIN1−用作测量的基准输入。 激励电流设置如下:

  使用高端电流检测技术。 对于较低的RTD引线线模式下电流失配的影响。 有关3线RTD配置的更多信息,参见电路笔记CN-0383。

  基准电阻(RREF)选择为3.92 kΩ,最高支持850°C的Pt1000 RTD测量(850°C时RTD电阻为3.9048 kΩ)。 RREF的值必须根据RTD的最大预期电阻来选择。 RREF电阻的精度直接影响测量精度,因此,必须使用精密、低漂移电阻。

  在3线的引脚补偿激励电流也会流经3 kΩ返回电阻,在AIN0处产生一个附加电压:250 μA × 3 kΩ = 0.75 V。因此,AIN0处的总电压等于2.71 V + 0.75 V = 3.46 V,这违反了裕量要求。 所以,在3线模式下,各激励电流必须降至100 μA以提供足够的裕量。

  PGA增益可用来提高测量分辨率。 对于Pt100 RTD,建议使用8倍增益(因为Pt100值比Pt1000值小10倍)。

  为实现所需精度,RTD本身必须由主机控制器通过软件进行线性化,参见电路笔记CN-0383。正版铁算盘心水论坛有关项目标招投标是公然透

  如图3所示,热电偶连接在AIN+和AIN−端子之间。 AIN4引脚为热电偶提供3.3 V ÷ 2 = 1.65 V的偏置电压。 热电偶电压在AIN1和AIN3之间测量,因为热电偶信号非常小,通常推荐使用32倍或64倍的PGA增益。

  EF从REFOUT获得,并且串联一个精密低漂移5.62 kΩ电阻接地。 NTC电阻值可以通过下式计算:其中:

  之间的温度差会直接影响热电偶输入的温度读数。 因此,NTC热敏电阻必须尽可能靠近端子板放置,使热耦合最大。为实现所需精度,热电偶和NTC必须由主机控制器通过软件进行线性化,参见电路笔记CN-0384。

  图4所示为ADuM5010电路详情。 电源副边使用铁氧体磁珠来抑制潜在的电磁干扰(EMI)辐射。 铁氧体磁珠(Murata BLM18HK102SN1)专门针对100 MHz至1 GHz的高阻抗而选择。 还使用了10 μF和0.1 μF去耦

  拼接电容已维持最小面积,因为铁氧体磁珠已大幅降低辐射。ADuM5010电源、GND引脚和铁氧体磁珠之间的PCB区域应消除任何接地层或走线,以尽量减少高频噪声容性耦合到接地层。有关控制isoPower器件辐射的更多信息,参见AN-0971应用笔记。

  根据ADuM5010数据手册选择R1和R2反馈电阻以选用3.3 V输出。

  ADuM5010由控制器侧电源供电,典型功耗为3.3 mA。ADuM5010满载时的效率仅为27%,因此,尽量减少现场侧的电流消耗会对通道的能效产生重大影响。

  AD7124-4功耗约为994 μA(全功率模式、增益 = 32、TC偏置、诊断和内部基准电压源使能)。利用中功率或低功耗模式可以显著降低AD7124-4的功耗。

  当以全功率模式工作、增益为32、内部基准电压源和TC偏置使能时,一个输入通道的实测功耗为7.9 mA(来自控制器侧3.3 V电源)。

  由4.5 V至36 V直流电源供电,利用板上开关稳压器向系统提供3.3 V电源,如图5所示。EVAL- SDP-CB1Z系统演示平台(SDP)板为数字接口提供经调节的3.3 V电压。ADP2441包括可编程软启动、调节输出电压、

  频率和电源良好指示等特性。这些特性通过外部小型电阻和电容编程。ADP2441还包括多种保护特性,如带迟滞的欠压闭

  UVLO)、输出短路保护和热关断等。300 kHz开关频率可使ADP2441的效率最高。 由于ADP2441的开关频率非常高,建议使用低

  损耗、低EMI的屏蔽。在图5所示电路中,开关频率通过294 kΩ外部电阻设置为约300 kHz。 22 μH电感值(Coilcraft LPS6235-223MLC)是利用可下载的ADP2441降压调节器设计工具选择的。 此工具可根据所需的工作条件(4.5 V至36 V输入、3.3 V输出、1 A输出电流)选择最佳的元件值。 选择1 A电流是为了给主机控制器侧的其它电路供电(若需要)。

  结果关于热电偶、3线线RTD电路的详细性能分析,参见电路笔记CN-0381、电路笔记CN-0383和电路笔记CN-0384,其中给出了深入分析和测量结果。

  图6给出了EVAL-CN0376-SDPZ的直方图,采用25 SPS后置滤波器,AIN+短接AIN−,增益为32,TC偏置使能。 数据对应于17.85位无噪声分辨率。

  图6. AIN+和AIN-输入短接时的代码直方图(选择25 SPS后置滤波器、增益 = 32、TC偏置使能)

  如果需要更多通道,可以使用AD7124-8。AD7124-8有8个差分输入或16个单端输入。AD7792也可作为低成本选项加以考虑,不过其特性较少,性能较低。

  ADuM3151等SPIsolatorTM可作为数据隔离选项,其最高支持17 MHz SPI传输,并且内置三个通用低速隔离通道。

  图1所示电路使用NTC热敏电阻进行冷结补偿。 另一个选项是使用ADT7320数字温度传感器,其精度为0.25°C。 (参见电路笔记CN-0172)。

  EVAL-CN0376-SDPZ评估板具有PMOD兼容接头,支持与外部控制板集成。

  对P3连接器施加一个4.5 V到36 V(标称值24 V)范围内的电压。 务必将P8跳线设为EXT(默认),以便通过P3电源为电路板

  精密电压和电阻源可用作模拟前端的输入,从而评估系统性能。 也可使用热电偶或RTD仿线-SDPZ电路评估板的实物照片。

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  0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图

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  9L是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调输出电压内部1.5 A栅极驱动器输入欠压锁定可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...

  NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

  11是一款高性能数字单输出三相VR12.5-6兼容降压解决方案,针对英特尔CPU应用进行了优化,可在高达5 MHz的频率下工作。 NCP81111还可用作通用I2C控制多相电压调节器。 NCP81111设计用于支持NCP81163数字相位倍频器IC,可将器件的功能扩展到6相,实现高电流处理。控制器包括真差分电压检测,差分电流检测,数字输入电压前馈,DAC前馈和自适应电压定位。 特性 会见英特尔® s VR12.5规格 用户配置的板载EEPROM 高性能数字架构 动态参考注入 全差动电压电流检测放大器 电流平衡的“无损耗”DCR电流检测 用于下垂的热补偿电感器电流感应 用户可调整的内部补偿 应用 终端产品 用于英特尔处理器的多相电压调节器 通用I2C控制多相调节器 台式电脑 笔记本电脑 服务器 电路图、引脚图和封装图...

  9D是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调节输出电压内部1.5 A栅极驱动器 80%最大占空比可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...

  9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...

  1589A或NCP1589B是一款低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。该器件能够产生低至0.8V的输出电压。该器件能够将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 特性 VCC范围从4.5到13.2V 升压引脚工作电压高达30V 电压模式PWM控制 精密0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流限制 应用 终端产品 图形卡 服务器/网络 图形卡 电路图、引脚图和封装图...

  2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...

  1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图

  是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...

  1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...


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