利用AD5755节省多通道PLC的空间、成本和功耗

　　通过4mA所代表的活动—零状态，接收仪表可以检测环路的一些故障（例如：0mA表示开环，3mA表示传感器发生故障），双线变送器设备也能通过环路电流供电。此类仪表用于测量压力、温度、流量、pH值和其它过程变量，以及控制阀门定位器或其它输出执行器。模拟电流环路中的电流可以在环路中的任一点，通过一个串联精密电阻转换为电压输入。仪表的输入端可能会将电流环路的一端连接到机壳（大地），因 此当串联连接多个仪表时，可能需要模拟隔离器。

　　功耗考虑

　　在图3所示的系统中，一个通道配置为4mA至20mA通信（本例中为从DAC驱动一个执行器负载）。执行器的端接电阻决定环路所需的最大电源电压。例如，100电阻至少需要2 V电压才能提供20 mA电流。如今的系统必须能够驱动最高达（有时甚至超过）1k的负载，这是很常见的要求。对于这一负载阻抗和20 mA的满量程电流，电源需要提供至少20 V电压。所产生的功率为：

P = V × I = 20 V × 0.02 A = 0.4 W.

　　如果负载阻抗变为100 ，使用同一电源（有效条件）时，即使只需要 0.04 W功率，功耗仍将为0.4 W。这种情况下，系统的效率损失为90%，360mW功率遭到浪费。

图 3. 当满量程输出远低于电源电压时，功率被浪费

　　对于一个8通道模块，20V电源下的总功耗将为3.2 W，其中多达2.88 W的功率遭到浪费（如果所有负载均为100 ）。这种情况下，自热效应和功耗预算的提高开始演变成问题。模块内的温度升高可能导致系统误差增大，各个器件的漂移特性需要纳入系统整体的误差预算中加以考虑。

　　设计人员会考虑各种办法来解决这些问题：

　　●增大模块尺寸以支持更多功耗，但成本会增加，因而 这种解决方案的竞争力不强。

　　●使用散热和/或风扇控制，这是一种昂贵的解决方案，同时会增大空间。事实上，在一些安全关键应用中，不允许使用这种温度控制设备。

　　●减小最大负载阻抗，以便限制电路的整体功耗。在一些应用中，这会限制性能，导致系统的市场竞争力下降。

　　无论如何，在更小的空间中提供更多的通道这一趋势会给许多系统设计人员带来散热和功耗方面的困扰。

　　一种有助于解决此问题的方法是从5V电源入手。监控输出负载电压，然后根据需要有效升压并调节输出电压。图4显示5V电源和一款高效率DC/DC升压转换器利用反馈控制提供适当的输出电压，使片内功耗最小。

图 4.动态电源控制原理

　　AD5755系列4通道、16位、串行输入、电压和电流输出DAC能够提供这种闭环动态电源能力（见附录—图A）。它的每个 通道都能以16位分辨率提供电流或电压，输出端由动态电源控制下的DC/DC转换器供电，因此该器件相当于在一个非常紧凑的9mm × 9mm × 0.8mm封装中提供4个低功耗节点。