ADI:4-20mA低功耗、14位、過程控制電流環路發送器

2020-12-07 電子發燒友

ADI:4-20mA低功耗、14位、過程控制電流環路發送器

亞德諾半導體公司 發表於 2014-04-28 10:40:31

　　圖1所示電路是一個4mA至20mA電流環路發送器，用於過程控制系統與其執行器之間的通信。除具有高性價比外，此電路還是業界功耗最低的解決方案。4mA至20mA電流環路廣泛用於採用數字或模擬輸入輸出的可編程邏輯控制器（PLC）和分布式控制系統（DCS）。電流環路接口之所以頗受青睞，是因為它能以高性價比方式進行長距離抗擾數據傳輸。低功耗雙通道運算放大器AD8657、DACAD5621和基準電壓源ADR125的組合，可以為微控制器和數字隔離器等更高功耗器件提供更多功耗預算。此電路輸出電流為0mA至20mA。4mA至20mA範圍一般對應表示DAC或微控制器的輸入控制範圍，0mA至4mA的輸出電流範圍則常用於診斷故障條件。

　　12位、5VAD5621需要75μA的電源電流（典型值）。AD8657是一款軌到軌輸入/輸出雙通道運算放大器，而且是目前業界功耗最低的放大器之一（在整個電源電壓和輸入共模範圍內，其耗電流為22μA），工作電壓最高可達18V。ADR125是精密微功耗5V帶隙基準電壓源，僅需要95μA電源電流。這三個器件總共消耗192μA的電源電流（典型值）。

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  • 為什麼採用4~20mA的電流來傳輸模擬量?
    下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低於4mA，當傳輸線因故障斷路，環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。電流型變送器將物理量轉換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。工業電流環標準下限為4mA，因此在量程範圍內，變送器通常只有24V，4mA供電(因此，在輕負載條件下高效率的DC/DC電源(TPS54331,TPS54160)，低功耗的傳感器和信號鏈產品、以及低功耗的處理器(如MSP430)對於兩線制的4-20mA收發非常重要)。這使得兩線制傳感器的設計成為可能而又富有挑戰。
  • 為什麼採用4—20mA的電流來傳輸模擬量?
    下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低於4mA，當傳輸線因故障斷路，環路電流降為0。常取2mA作為斷線報警值。電流型變送器將物理量轉換成4~20mA電流輸出，必然要有外電源為其供電。最典型的是變送器需要兩根電源線，加上兩根電流輸出線，總共要接4根線，稱之為四線制變送器。
  • 採用4—20mA的電流來傳輸模擬量的原因
    工業電流環標準下限為4mA，因此在量程範圍內，變送器通常只有24V，4mA供電（因此，在輕負載條件下高效率的DC/DC電源（TPS54331，TPS54160），低功耗的傳感器和信號鏈產品、以及低功耗的處理器（如MSP430）對於兩線制的4-20mA收發非常重要）。這使得兩線制傳感器的設計成為可能而又富有挑戰。