利用AD5755节省多通道PLC的空间、成本和功耗

作者：时间：2010-11-17来源：网络收藏

　　图 5的简化电路显示了使用感性升压电路的动态电源控制工作原理。每个通道都能提供30V以上的升压输出电压。动态电源控制机制利用反馈调节输出电压，然后经过电阻分压器分压后与内部误差放大器中的基准电压进行比较，产生一个误差电流。开关周期开始时，MOSFET开关接通，电感电流缓升，然后测量转换为电压的MOSFET电流。当电流检测电压大于误差电压时，MOSFET断开，电感电流缓降，直到内部时钟启动下一个开关周期。在电流模式下调节输出电源电压采用类似方案，此时使用的是反馈误差电流。

图 5. 具有电源控制功能的升压电路

　　用户可以切换各通道的DC/DC转换器开关信号的频率和相位，以实现电路和器件的优化。
　　对输出驱动器实行动态电源控制的目的是使封装功耗最小。典型IC的内部结温 (TJMAX) 最高可达125°C。假设系统的环境温度TA, 为85°C。LFCSP封装的热阻, θJA, 典型值为 28°C/W。容许的片内功耗可以通过下式计算：
　　不采用动态电源控制时，假设使用24V电源，则每个通道的最差情况功耗可以通过下式计算：

功耗 =电源电压 × 最大电流

= 24 V × 20 mA

= 0.48 W

　　在同样的条件下，4个通道的功耗将接近2W，这会给模块和半导体电路带来问题。启用动态电源特性时，AD5755调节电源，使片内功耗降至最低。图6显示了启用和禁用动态电源（固定电源）两种情况下每个通道的功耗对比。

图 6. 启用和禁用动态电源控制两种情况下的功耗对比

　　启用动态电源功能时，在24mA输出电流下片内功耗约为50mW，而无调节时的片内功耗则为400mW。这种控制片内功耗的能力非常有用，系统设计人员在提高系统通道数的同时可以使模块功耗降至最低，从而不需要考虑繁琐而昂贵的方法来控制系统温度。

　　故障状况下的系统差错校验与诊断

　　对于工业应用，必须能够监控并报告系统级故障，在故障状况下拥有尽可能多的系统控制权至关重要。AD5755包括许多片内诊断特性，能够为用户提供系统级差错校验功能。

　　发生故障时，一个重要考虑是控制DAC的MCU/DSP会如何。由于不能控制输出，用户将完全失去对系统的控制。AD5755有一个看门狗定时器（超时可编程设定），如果它在超时期限内没有收到SPI接口传来的命令，就会设置警告标志（高电平有效）。需要时，此ALERT引脚可以直接连到清零引脚（也是高电平有效），以便将输出设置为已知的安全状态（图 7）。 AD5755的每个通道都有一个16位可编程清零码寄存器，用户可以灵活地将输出清零为任意码。

图 7. 看门狗定时器设置控制信号丢失标志并使DAC返回到清零设置

　　在高噪声工业环境中，即使MCU正常工作，通信信号也可能遭到破坏。为了应对这种可能性，AD5755具有可选的分组差错校验(PEC)功能，它实施一种CRC8多项式例程。该功能可以通过软件使能或禁用，确保输出不会错误地更新。

　　输出端接线错误常会导致连接开路或短路，有可能会造成系统损坏。（即使没有发生损坏，问题也往往难以诊断。AD5755具有开路和短路检测功能，可以即时设置故障标志，提醒技术人员处理相关问题。）此外，当发生短路时，短路保护功能可以限制输出电流。所有故障都可以通过SPI接口或硬件故障引脚传达，以便用户即时采取处理措施。

　　灵活的输出范围编程功能

　　为了处理所需的各种电压和电流，AD5755的各通道都可提供许多可编程范围，包括：4 mA至20 mA、0 mA至24 mA、0 mA至20 mA、0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V和±12 V。用户也可以对各通道的各种范围的增益和失调进行数字化编程。这些增益和失调寄存器具有16位分辨率。例如，为了设置0V至10.5V输出范围（如图8所示），首先选择0V至12V范围，然后编程设置增益码，将范围调整到10.5 V。完成增益调整后，输出范围即为0V至10.5V，并具有16位分辨率。失调的编程设置方式与此相似。