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制造单通道功耗低于2 W的8通道模块时 如何让其保持小尺寸

analog_devices 来源:亚德诺半导体 作者:亚德诺半导体 2021-12-21 09:46 次阅读

为可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)模块等过程控制应用设计通道间隔离模拟输出模块时,主要权衡因素通常是功耗和通道密度。随着模块尺寸缩小,通道密度增加,每个通道的功耗必须降低,以满足模块的最大功耗预算要求。更高的通道密度也意味着每个通道可用的PCB空间越少。

系统级解决方案

图1所示为 AD5758 和 ADP1031 系统解决方案,它们解决了功耗和空间问题,支持实现更高水平的集成。本文显示在制造单通道功耗低于2 W的8通道模块时,如何让其保持小尺寸。

图1. AD5758和ADP1031 8通道电路板

ADP1031解决了隔离和尺寸问题,提供300 V基础的电源和数据隔离,AD5758则提供低功耗、高精度,可配置的电流或电压输出通道。

集成、隔离电源和数据

ADP1031采用了ADI获得专利的iCoupler技术,在7 mm × 9 mm大小的封装内集成3个隔离电源轨,以及SPI和GPIO数据隔离。这种高度集成帮助解决了PCB空间占用问题,在较小的PCB空间内整合和满足所有通道隔离要求。

图2. ADP1031框图。

低功耗

AD5758采用了动态功率控制(DPC)技术,在该器件被配置用于控制电流输出时,在最坏的操作条件下,能够帮助最小化模块的功耗。它可以持续跟踪输出电压,将输出驱动器的供电量降到最低,以保持输出负载电流,上述这些都通过一个集成、可编程、高效率的降压转换器实现。在电流输出模式下,DPC启用后,AD5758会自动调节DPC电压,在所有负载条件下最小化功耗。

图3. AD5758框图。

ADP1031的设计经过优化之后,能在最坏的负载条件下为AD5758提供高效的隔离电流,以此最小化总通道功耗。ADP1031中集成的高速SPI通道在启动时也可以降低功耗,在关闭时则进入低功耗状态。

ADP1031

VOUT1:21 V、24 V 或 6 V 至 28 V

VOUT2:5.15 V、5.0 V 或 3.3 V

VOUT3:−24 V 至 −5 V

宽输入电源电压范围:4.5 V 至 60 V

集成式反激电源开关

生成隔离式独立双极输出和工厂可编程降压输出

使用1:1比率的变压器简化变压器设计

适用于反激、降压和反相稳压器的峰值电流限制和OVP

精密启用输入和电源正常输出

可通过 SYNC 输入调整开关频率

每个稳压器的内部补偿和软启动控制

高速低传播延迟 SPI 信号隔离通道

三个 100 kbps 通用隔离式数据通道

隔离反激式变压器

由于ADP1031集成了反激通道,导致反激式变压器的设计得到简化,因为它只需要单个初级和次级绕组。这意味着变压器的外形可以更小,同时仍能满足效率和隔离要求。推荐ADP1031使用的变压器的尺寸为8.6 mm × 8.26 mm,高度不到9.7 mm。有关推荐使用的变压器的列表,请参考ADP1031数据手册。

解决方案尺寸

高度集成使得每个隔离通道都能装入大小不足400 mm2的双面PCB中。这包括所有相关的无源组件和隔离间距。

支持诊断和HART连接的灵活的高精度通道

AD5758集成了先进的诊断功能,能够快速检测异常行为和故障。

错误标志被存储在两个寄存器中:数字诊断结果寄存器和模拟诊断结果寄存器,分别用于片内数字诊断和片内模拟诊断。一些重要诊断包括:

看门狗定时器错误

SPI CRC错误

无效的SPI访问

SCLK计数器错误

校准存储器CRC错误

输出过压保护

电压输出短路错误

电流输出开路错误

过温错误

内部供电错误

DPC错误

AD5758还集成了一个12位ADC,可以在用户选择的节点上提供诊断测量,比如内部电源和接地、内部裸片温度监视器和内部基准电压源。

AD5758具有一个CHART引脚,HART信号以电容耦合的方式连接到这个引脚。启用HART连接之后,HART信号会在VIOUT引脚显示。此功能仅在将VIOUT配置为输出电流时可用。

EMC性能

AD5758在所有可能连接至螺丝端子(VIOUT、+VSENSE和−VSENSE)的引脚上集成了线路保护装置。这些线路保护装置通过限制内部通过VDPC+和AVSS电轨的电压,保护这些引脚不受高达±38 V的正负电压影响。如果检测到VIOUT引脚上的电压超过此限制,则错误标志置位,可以通过SPI端口回读。

已经针对AD5758和ADP1031系统做过大量EMC测试。参考表1和表2查看测试结果汇总。

表1. 电磁辐射骚扰性能概览

表2. 电磁抗扰度性能概览

系统应用框图

图4. 系统连接框图。

图5. 8通道模块功耗与电源电压和负载。

结论

AD5758和ADP1031系统级解决方案支持实现可靠、紧凑的8通道(通道间隔离)模拟输出模块,在最坏的功耗条件下,所有8个通道都能实现出色的低功耗(低于2W)。

原文标题:搞定功耗和空间,可靠又紧凑的隔离模拟输出模块是这样的~

文章出处:【微信公众号:亚德诺半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

审核编辑:彭菁

原文标题:搞定功耗和空间,可靠又紧凑的隔离模拟输出模块是这样的~

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    oelectronics HVLED001B高功率因数反激式控制器是一款增强型峰值电流模式控制器,能够着重控制高功率因数 (HPF) 反激或降压-升压。HVLED001B还可用于实现其他拓扑,如降压、升压和SEPIC。借助HVLED001B可以独立应用一次侧调节和光耦控制,在无负载条件下可实现精确调节和极低的待机功耗。ST高压技术支持将HVLED001B直接连接到输入电压,以便在无需外部元件的情况下启动器件和监控输入电压。 HVLED001B可针对异常情况提供保护,包括开路、输出短路、输入过压和欠压。主开关的开环和过流等电路故障也可得到有效控制。HVLED001B还集成了自动恢复定时器 (ART) 功能,可确保自动恢复应用,而不会降低可靠性。 特性 准谐振 (QR) 拓扑 输出电压的一次侧稳压 直接连接光耦合器,通过反馈断开检测实现电流环路调节 800V高压启动 在通用范围内实现高功率因数和低THD 在宽电压和电流范围内具有高效率和输出稳定性 极低的空载待机功耗 可编程频率折返...
    发表于 10-29 12:09 244次 阅读
    HVLED001BTR STMicroelectronics HVLED001B高功率因数反激式控制器

    STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

    oelectronics STNRGPF02和STNRGPF12因数校正 (PFC) 数字控制器设计用于交错PFC升压拓扑,适用于大功率应用。STNRGPF02提供传统的涌入电流控制,通过基于继电器和限制器电阻器的机械解决方案来实现。STNRGPF12具有数字涌入电流控制功能,通过基于可控硅整流器的固态解决方案来实现。两款器件均可驱动多达2个交错通道。 STNRGPF02和STNRGPF12 PFC数字控制器在基于混合信号(模拟/数字)架构的应用中以固定频率在CCM中工作,具有平均电流模式控制。 这些控制器可通过专用软件工具 (eDesignSuite) 进行配置,以匹配各种特定应用。该工具可生成完整的原理图,其中包括完整的材料清单和最终二进制对象代码 (FW),可下载至IC。 特性 2个交错通道升压PFC 固定频率CCM平均电流模式 半数字架构 集成浪涌电流限制器功能 过流和热保护 软启动 切相功能 高工作频率 轻松集成其他应用 灵活的设计定制,可满足特...
    发表于 10-29 12:07 241次 阅读
    STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

    L99MOD50XPTR STMicroelectronics L99MOD50XP多输出驱动器

    oelectronics L99MOD50XP多输出驱动器是一款微控制器驱动型多功能执行器驱动器,用于汽车应用。使用6个半桥和5个高侧驱动器可以驱动多达5个直流电机和5个接地电阻性负载。集成SPI可控制所有工作模式(正向、反向、制动和高阻抗)。此外,所有诊断信息均可通过SPI读取获得。 特性 符合AEC-Q100标准 两个半桥,用于6A负载 (RDSon = 150mΩ) 两个半桥,用于3A负载 (RDSon = 300mΩ) 两个半桥,用于0.75A负载 (RDSon = 1600mΩ) 一个高侧驱动器,用于6A负载 (RDSon = 90mΩ) 两个可配置的高侧驱动器,用于高达1.5A负载 (RDSon = 500mΩ) 或0.4A负载 (RDSon = 1800mΩ) 两个高侧驱动器,用于0.5A负载 (RDSon = 1600mΩ) 借助可编程软启动功能驱动负载,用较高浪涌电流作为电流限制值 待机模式下电流消耗极低(IS < 6μA(典型值);Tj ≤85°C;ICC < 5μA(典型值);Tj ≤85°C) ...
    发表于 10-29 12:06 144次 阅读
    L99MOD50XPTR STMicroelectronics L99MOD50XP多输出驱动器

    HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

    oelectronics HVLED007电流模式PFC控制器采用特殊电路(输入电流整形器),支持高PF准谐振反激转换器从电源线中获取理论上的正弦输入电流。该IC具有一个控制输入,用于由光耦合器的光电晶体管驱动,以关闭二次侧稳压的隔离控制环路。然而,通过添加简单的外部电路,它也可用于关闭一次侧稳压的电压环路。 HVLED007具有各种保护特性,可处理过载、短路和过压情况。推拉输出电路输出级具有600mA拉电流和800mA灌电流能力,适用于大型MOSFET驱动器。得益于推拉输出电路级以及其他特性,该器件成为非常适合用于符合EN61000-3-2标准的SMPS(高达100W)的低成本解决方案。 HVLED007 PFC控制器是室内和室外固态照明应用的理想选择,具有低至-40°C的扩展工作温度范围,并可保证电气规格。 特性 对反激式PFC前置稳压器进行转换模式(准谐振)控制 专有的输入电流整形器,可实现最小的线路电流THD 用于隔离反馈和光耦合器驱动的控制输入 输出过压保护 过载和短路保护 低 (&le...
    发表于 10-28 15:08 173次 阅读
    HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

    MAX25610AAUE+ Maxim Integrated MAX25610x降压和降压升压LED驱动器

    Integrated MAX25610x同步降压和降压-升压LED驱动器可提供恒定输出电流,以驱动大功率发光二极管。该驱动器适用于需要高压输入的汽车和工业照明应用。这些驱动器集成了两个60mΩ功率MOSFET,可实现同步操作,从而最大限度减少了外部元件数量。该器件的灵活配置支持降压、反相降压-升压和升压转换。这些LED驱动器采用电流模式控制,可提供快速瞬态响应,并轻松实现环路稳定。Maxim MAX25610x驱动器还可以用作直流-直流转换器,使用FB输入作为输出分压器的反馈。 特性 符合汽车类AEC-Q100标准 高度集成,最大限度减少了物料需求 输入电压范围:5V至36V 工作频率:400kHz 开关频率选项:2.2MHz 内部电流检测选项 集成高侧和低侧开关MOSFET 带模拟控制电压的脉冲宽度调制 (PVM) 调光 降压LED驱动器,用于1至2个LED 反相降压-升压LED驱动器,用于3至5个LED 工作温度范围:-40°C至+125°C 短路、过压和热保...
    发表于 10-28 15:05 199次 阅读
    MAX25610AAUE+ Maxim Integrated MAX25610x降压和降压升压LED驱动器

    led灯驱动器输出电压

    半导体 L99LD01 高效恒流 LED 驱动器是一款完整的恒流直流-直流转换器 LED 驱动器,适用于汽车应用。它采用 BCD5S 70V 技术制造,并以 LQFP32 封装形式组装。L99LD01 用于升压、降压-升压和反激式转换器拓扑。一个内部随机抖动振荡器在低频模式下工作,扩大了开关频率的射频频谱,从而降低 EMC。 该装置包括内部低跌落电压调节器,可用于提供微控制器和复位引脚,用于在启动时和每次被调节的输出电压降到既定电压阈值以下时重置微控制器。 特性 合格汽车 [医]恒流操作 电流LED可由外部传感电阻器设置,并可通过SPI调节 转换器开关频率可调节的外部电阻(RSF) 内部扩频抖动振荡器的EMC降低 低频率PWM调光操作。 当前最大输入限制 最大开关占空比限制器 由外部电阻(R9)调节的斜率补偿) 电池过电压关闭保护(EXT。 需要R3,R4电阻) 链式OV检测(R5,R6外) 用于监测和控制LED温度(需要外部NTC电阻)、L...
    发表于 10-28 14:58 174次 阅读
    led灯驱动器输出电压

    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
    发表于 10-28 14:57 234次 阅读
    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

    oelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器是单片低压低电流 16 位移位寄存器,用于 LED 面板显示屏。ALED1642GW 可确保 20V 的输出驱动能力,用户可以以串联方式连接若干个 LED。在输出阶段,16 个稳压电流源提供从 3mA 到 40mA 的恒定电流以驱动 LED。电流通过外部电阻器进行设定,并可以由一个 7 位电流增益寄存器在两个子范围间进行调整。各通道亮度可通过 12/16 位灰阶控制分别进行调整。可编程的开关时间(有四个不同值可用)改善了系统低噪声发生性能。 特性 16个恒定电流输出通道 输出电流3mA至40mA 电流可编程通过外部电阻 两个范围内的7位全局电流增益调整 12/16位PWM灰度亮度控制 可编程输出开启/关闭时间 错误检测模式(打开和短路-LED) 可编程短路LED检测阈值 自动节电/自动唤醒 可选择的SDO同步在CLK下降边缘 拉杜尔输出延迟(可选) 3V到5.5V供电电压 热停机和超温报警 高达30MH...
    发表于 10-28 09:26 262次 阅读
    ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

    EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

    oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
    发表于 10-21 11:24 185次 阅读

    LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

    oelectronics ALED8102S LED阵列驱动器是一款单片、低电压、led驱动器,具有8个低侧通道。ALED8102S设计用于提供高达20V输出驱动能力,支持连接多个串联LED。八个稳压电流源提供5mA至100mA恒定电流来驱动LED。通过一个外部电阻器设置电流。 LED8102S具有热管理功能,可强制关断以保护器件(通常在+170°C时关断,15°C滞后重启)。热保护开关仅关闭输出通道。 工作电源电压范围为3.0V至5.5V。输出控制由四个开关输入提供,实现开/关切换操作。在所有有源输出LED上,可通过应用到输出使能引脚 (OE) 上的全局PWM信号调整亮度。输出可并联,或者不使用时不连接。 LED8102S LED驱动器采用14引脚高热效率薄型微缩小外形封装 (HTTSSOP)。 特性 8个恒定电流输出通道,由4个开关输入控制 输出电流:5mA至100mA 电流可通过外部电阻器编程 电源电压:3.0V至5.5V 20V电流发生器额定电压 热关断 工作结温范围:-40°C至+150°C ...
    发表于 10-21 10:45 239次 阅读
    LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

    STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

    oelectronics STSPIN32F025x 250V三相控制器是高度集成的解决方案,用于驱动三相应用。由于集成度高,因此有助于设计人员减少PCB占位和总体物料清单。STSPIN32F025x内置STM32F031x6x7 MCU(采用Arm® 32位Cortex®-M0 CPU)和250V三路半桥栅极驱动器。半桥栅极驱动器可驱动N通道功率MOSFET或IGBT。该器件集成了具有高级smartSD功能的比较器,可确保快速有效地防止过载和过流。下部和上部驱动部分还集成了高压自举二极管,以及防交叉传导、死区时间和UVLO保护。这些特性可防止电源开关在低效率或危险条件下运行。低侧和高侧部分之间的匹配延迟可确保无周期失真。集成的MCU可以执行FOC、6步无传感器以及其他高级驱动算法(包括速度控制回路)。 特性 三相栅极驱动器 高达250V高压轨 驱动器电流能力 200mA/350mA拉/灌电流 (STSPIN32F0251) 1.0A/0.85A拉/灌电流 (STSPIN32F0252) dV/dt瞬态抑制:±50V/ns ...
    发表于 10-21 10:41 198次 阅读
    STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

    STGAP2HSMTR STMicroelectronics STGAP2HS4A 单通道栅极驱动器

    oelectronics STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器在栅极驱动通道、低电压控制和接口电路之间提供电流隔离。STGAP2HS适合用于中等功率和大功率应用,例如工业应用中的电源转换和电机驱动器逆变器,具有4A能力和轨到轨输出。 STM STGAP2HS单通道栅极驱动器有两种不同配置,一种具有独立的输出引脚,另一种具有单输出引脚和米勒钳位功能。借助独立输出引脚的配置,可通过专用栅极电阻分别优化导通和关断。单输出引脚和米勒钳位功能配置可防止半桥拓扑中快速换向时的栅极尖峰。两种配置均为外部元件提供较高的灵活性,降低物料清单成本。 STGAP2HS集成UVLO和热关断保护功能,可简化高可靠性系统的设计。双输入引脚支持选择信号极性控制和实施HW互锁保护,可在控制器发生故障时避免交叉传导。 STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器采用宽体SO-8W封装。 特性 高达1200V高压轨 驱动器电流能力:4A拉电流/灌电流(25°C时) dV/dt瞬变抗扰性:±100V/ns,全温度范围内 整体输入-输出传播延迟:75ns ...
    发表于 10-21 10:30 193次 阅读

    STEVAL-LLL004V1 STMicroelectronics STEVALLLL004V1 LED驱动器

    oelectronics STEVAL-LLL004V1 LED驱动器是一款数控恒流LED驱动器。PFC级和两个直流-直流转换器设计用于在转换模式下工作以优化效率。该LED驱动器可提供75W的输出功率。 通过模拟和数字方法,该驱动器可以将LED调暗至最高亮度水平的0.5%。通过任何一种调光技术,该操作在整个调光范围内均无闪烁。该电路板具有高效率,功率因数几乎等于1,并且在宽输入电压和负载条件下具有低THD百分比。这得益于高性能ST电源产品,以及在32位STM32F0微控制器上运行的高级算法。 特性 宽输入电压范围:85VAC至265VAC 转换模式PFC 两个基于不同拓扑、在转换模式下工作的恒流输出: 降压拓扑 反向降压拓扑 输出电流:500mA ±2.5% 输出端连接的LED数量:16至24个白光LED(每个3.3V) 满负载时,PFC > 0.97,THD < 20%(85VAC至265VAC输入电压范围) 最大负载时峰值效率≅ 90% ...
    发表于 10-21 10:06 179次 阅读

    STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

    62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
    发表于 05-20 13:05 175次 阅读

    EVL6562A-LED EVL6562A-LED恒流逆降压LED驱动器使用L6562A

    发表于 05-20 12:05 261次 阅读

    EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

    压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
    发表于 05-20 12:05 289次 阅读

    STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

    RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
    发表于 05-20 12:05 403次 阅读