動(dòng)態(tài)電源控制可最大程度降低功率損耗、提高溫度范圍

人們可能希望讓工業(yè)系統(tǒng)中的DAC驅(qū)動(dòng)寬范圍負(fù)載。采用固定電源供電的DAC可能會(huì)在芯片上產(chǎn)生大量功耗，尤其當(dāng)負(fù)載較小或發(fā)生短路至地等情況時(shí)。此功耗可能會(huì)讓溫度上升至超過(guò)建議工作限值，成為高通道密度或較高環(huán)境溫度等系統(tǒng)的主要問(wèn)題。

例如，DAC需向100 Ω至1 kΩ范圍內(nèi)的用戶定義負(fù)載提供最高20 mA電流。這種情況下，最低電源電壓必須為20 V。DAC提供的最大電源為V × I = 20V × 20 mA = 0.4W。 若使用1 kΩ負(fù)載，則所有電源均由負(fù)載消耗，電源無(wú)損耗。100 Ω負(fù)載功耗僅為0.04 W，因此芯片將浪費(fèi)或消耗0.36 W。某些情況下，0 Ω負(fù)載是有效條件，此時(shí)所有電源均消耗在芯片上。

采用64引腳LFCSP封裝時(shí)，最大環(huán)境溫度不能超過(guò)125°C；四條通道中的每一條功耗均為0.4 W，因此總功耗為1.6 W。 64引腳LFCSP封裝的熱阻為28oC/W。上例中，溫度上升為PD × θJA = 1.6W × 28°C/W = 44.8°C。因此，最高安全環(huán)境溫度僅為80.2°C?？梢圆捎蒙崞朔藛?wèn)題，但由于受到空間和成本的限制，該方法可能并不現(xiàn)實(shí)。

動(dòng)態(tài)電源控制(DPC)可直接解決這一問(wèn)題。DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)5 V電源進(jìn)行升壓處理，建立一個(gè)7.5 V至29.5 V電源。該升壓電源為DAC電流輸出驅(qū)動(dòng)器供電；驅(qū)動(dòng)器提供負(fù)載所需的電源。 負(fù)載為0 Ω時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出為7.5 V，是其最低值。DAC最高功耗僅為7.5 V × 20 mA = 0.15W，與之前的解決方案相比節(jié)省了0.25 W。

采用DPC后，四條通道（每條通道均短路至地）的最高功耗為0.6 W。溫度上升為PD × θJA = 0.6W × 28°C/W = 16.8°C；因此，最高安全工作溫度上升至108.2°C。DPC為寬范圍未定義負(fù)載、高通道密度和基本不會(huì)產(chǎn)生大功耗的高溫系統(tǒng)提供了最大的優(yōu)勢(shì)。

AD5755 4通道16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供電壓輸出和電流輸出，適合可編程邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(tǒng)(DCS)和其它工業(yè)過(guò)程控制應(yīng)用。動(dòng)態(tài)電源控制調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)器上的電壓，使低阻值負(fù)載電阻下的功耗最低并簡(jiǎn)化熱管理。每個(gè)通道都可以配置為提供：

- Voltage output, with 0V to 5V, 0V to 10V, ±5V, or ±10V full-scale range and ±0.04% total unadjusted error (TUE);

- 電壓輸出，具有：0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V或±10 V滿量程范圍和±0.04%總不可調(diào)整誤差(TUE)；

- Current output, with 0 mA to 20 mA, 4 mA to 20 mA, or 0 mA to 24 mA full-scale range and ±0.05% TUE.

- 電流輸出，具有：0 mA至20 mA、4 mA至20 mA或0 mA至24 mA滿量程范圍和±0.05% TUE。

每個(gè)通道的失調(diào)和增益可以獨(dú)立進(jìn)行編程。這些器件可以采用5 V、±5 ppm/°C片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源或外部基準(zhǔn)電壓源工作。它采用9 × 9 × 0.85 mm、64引腳LFCSP封裝，額定溫度范圍為–40°C至+105°C，千片訂量報(bào)價(jià)為13.65美元/片。

上圖顯示該器件的電流輸出電路、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電源控制器。使能電流輸出后，便可檢測(cè)輸出FET的V_DS。該電壓控制電源控制模塊中的MOSFET以便調(diào)節(jié)V_BOOST，進(jìn)而根據(jù)輸出電流的要求控制V_DS。MOSFET開啟后，電感充電至V_DS實(shí)際值與目標(biāo)值之差所決定的數(shù)值。關(guān)閉后，電感放電至電容和V_BOOST引腳。每個(gè)時(shí)鐘周期都會(huì)重復(fù)該過(guò)程，每條通道都有一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器。