专为两线制变送器而生! 思瑞浦全新推出16bit高精度电流输出DAC-TPC2221

聚焦高性能模拟与数模混合产品的供应商思瑞浦3PEAK（股票代码：688536）推出全新16位数模转换器（DAC）TPC2221。该产品采用串行输入设计，具备4mA-20mA高精度电流输出、完整环路供电实现低功耗运行，可广泛应用于工业自动化控制、变送器、Hart通信领域。

二线制变送器是通过两根导线同时传输电源和信号的工业仪表。 二线制变送器输出标准信号为电流信号（如4mA~20mA），24V供电为主，常用于远距离信号传输、本安防爆等场景。TPC2221以较低的功耗、优良的全温精度、高耐压可靠性、高集成度等优势，高度适配二线制变送器的严苛需求。

01TPC2221产品优势

高精度电流输出

二线制变送器的精度决定了信号传输的准确性，直接影响控制系统的可靠性。 输出误差通常要求在±0.1%~±0.5%FS（FS为满量程），高精度场合（如实验室或精密控制）需≤±0.05%FS。

环路电压为24V，REFIN=REFOUT1，内部NMOS，内部RSET，RLOAD=250Ω条件下测试，经过两点校准测量，消除偏置误差与增益误差，TPC2221的常温精度表现优异，其精度可达到0.005%FSR。

在LOOP VOLTAGE=24V，REFIN=REFOUT1，外部NMOS，外部RSET(0.05%。2ppm/℃)，RLOAD=250Ω条件下测试，TPC2221的常温精度在0.1%以内；全温精度表现优异，-40℃~85℃下， 输出精度即使未校准也可达到0.12%FSR； 校准后可达0.04%FSR。

超低静态功耗

二线制变送器在无信号输出时需较低待机功耗，因为4mA为标准信号下限，整机自身功耗一般控制在3.2mA~3.5mA以下。这对电路中每个功能的功耗都提出了很高的要求。TPC2221在16bit高精度DAC正常工作、开启了内部高精度基准和高压LDO的功能下，自身功耗较低。

环路电压为24V，工作温度为-40℃~125℃，内部基准开启，同时能够提供3.355mA电流给其它设备供电的条件下，静态电流最大仅为145μA。

支持多档位线性稳压器输出

TPC2221内部集成高压线性稳压器，最大输出电流能力7mA，能为智能变送器内的外设元件提供所需的低压电源，可有效节约系统功耗预算，有助于开发高性能、功能丰富的智能变送器。 并且减少了元件总数，有助于缩小二线制变送器的体积，提高系统可靠性。

通过配置引脚REG_SEL0，REG_SEL1，REG_SEL2可配置多个档位的电压输出(1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5V，9V，12V，20V(可选))： 最高支持输出20V。

TPC2221可以支持客户在稳压器后级加DC-DC，为变送器内的外设元件供电，即有效节约系统功耗预算，满足二线制变送器整体低功耗设计要求，也有助于在本安防爆场景中满足本质安全标准。客户在稳压器后级使用DC-DC 场景带来有两个好处：1.降低DC-DC和外围电容的耐压等级；2.降低系统总电流，以放宽对前端传感器、处理器等电路的功耗限制。

环路电流长线建立(无过冲)

在环路变送器应用中，需要考虑线缆长度，线缆越长，等效电感越大，在电流建立过程中，会出现过冲现象。下图为TPC2221环路中串接47mH的电感，CIN=168nF条件下的环路电流建立，无过冲。出色的带载能力和阶跃响应，能带大电感的同时，也能保证响应平滑稳定。

温升性能出色

环路电压为24V，Loop Current=24mA，此时芯片功耗为0.5033W，TPC2221的温度为46.3℃(TA=25℃)。使用外部NMOS，此时芯片功耗降低为0.2748W，芯片温度38.5℃(TA=25℃)，温升还能在原来基础上降低8℃，为客户减少散热成本。

02TPC2221产品特性

•内置高精度16bitDAC及电流输出环路，引脚可选NAMUR兼容多种输出范围：

– 4mA至20mA
– 3.8mA至21mA
– 3.2mA至24mA

•免校准输出误差（Typ.）：

常温为0.1%FSR以内，全温为0.17%FSR以内 (内部基准，外部RSET，-40℃~125℃)

•低静态电流：150μA(最大值)

•片内基准电压温度系数：

4ppm/°C(典型值)，可以达到分立高精度基准的水平

•可选稳压器输出（最高可到20V），支持高耐压环路电压范围：5.5V至60V，大幅提升系统可靠性

•支持HART通信，温度监测与环路电压监测

•工作温度范围：−40°C至125°C ，TSSOP-28封装与QFN-32封装(Development)，小封装集成化设计

03TPC2221典型应用

TPC2221典型应用原理图如下：