先積新品發(fā)布 ▏兩線制4-20mA V/I轉(zhuǎn)換芯片-LTS115/116/117

LTS115/116/117是一個兩線制V/I轉(zhuǎn)換器，主要用來匹配運放方案實現(xiàn)的V/I電路，SOIC-8的封裝體積，以及小體積版本的MSOP-8封裝，較運放方案具有極大的成本及面積優(yōu)勢。

什么是兩線制4-20mA電流環(huán)？

兩線4-20mA電流環(huán)主要指的是環(huán)路供電型4-20mA，電流本身就可以為變送器供電。變送器在電路中相當于一個特殊的負載，特殊之處在于變送器的耗電電流在4~20mA之間根據(jù)傳感器輸出而變化。顯示儀表只需要串在電路中即可。這種變送器只需外接2根線，因而被稱為兩線制變送器

為什么要使用4-20mA電流環(huán)？

在制藥化工、石化、電廠的復雜且需要遠距離傳輸?shù)?a target="_blank">工業(yè)現(xiàn)場，需要把百米以外的傳感器信號采集回來，通常有以下幾個問題需要被考慮到：

常見的數(shù)字信號，例如RS485、RJ45等信號，在混合布線（24V、220V、380V）及大型變頻器等場景下，信號受到的干擾是非常大的，經(jīng)常無法將數(shù)據(jù)傳輸出去。如果使用0-10V等模擬電壓信號，經(jīng)過長線傳輸后，信號會耦合進大量的噪聲，接收端是否可以還原傳感器當前的信號值。

由于傳感器和采集端距離較遠，通道并非單根導線直接連通，中間會存在多處連接，壓降這塊也是不得不考慮的點，采集端并非絕對高阻，所以這個壓降會影響采集精度。

為了解決以上兩個問題，通常選用4-20mA來作為信號傳輸，兩線制4-20mA這種環(huán)路供電型的方式，受到了很多低電流消耗傳感器的青睞，例如溫度變送器、壓力變送器、流量計、非接觸紅外測溫變送器。

在工業(yè)現(xiàn)場使用兩線制4-20mA的優(yōu)點

目前溫度變送器等市場多在使用運放方案搭出來的兩線制電路，優(yōu)點是價格低，缺點主要是精度和一致性問題。

常見運放方案:

該方案使用了零漂軌至軌放大器，以及多顆高精度電阻來保證輸出的精度及溫度系數(shù)。系統(tǒng)需要一個LDO來輸出一個電壓給到MCU及其他電路工作；還需要額外的基準來輸出一個基準電壓供給給電平轉(zhuǎn)換電路，以及傳感器的供電。

而在工業(yè)現(xiàn)場使用兩線制4-20mA的優(yōu)點則為：

如果傳輸電流信號，接收端的阻抗可以很小，所以噪聲干擾不容易耦合進來；

電流信號在整個環(huán)路上任何一個地方測量都是一樣的，只要在負載設(shè)計范圍內(nèi)再長的線也不會有精度損失；

使用電流傳輸，遠端可以通過傳輸線上的電流取電，不用額外提供電源

先積集成--LTS115/116/117

Features and Benefits產(chǎn)品特性

兩線制V/I轉(zhuǎn)換芯片

LTS115的Vref輸出電壓為2.5V，LTS116的Vref輸出電壓為4.096V，LTS117-1的Vref輸出電壓為2.5V，LTS117-2的Vref輸出電壓為4.096V

Vref輸出電壓精度0.1%，溫度系數(shù)10ppm tpy

外圍結(jié)構(gòu)簡單，由于芯片封裝較小，需要增加散熱保護三極管

模擬信號輸入范圍：0-5V

輸出電流由輸入電流設(shè)置， IOUT = 100×IIN

兩線制電流輸出：4-20mA

輸出誤差：±0.2%滿量程FSR（總未調(diào)節(jié)誤差TUE）

輸出電流線性度誤差 ：0.02% tpy

IOUT電壓系數(shù)：0.015% of SPAN （ 8-36V@20mA）

IOUT負載系數(shù)：0.005% of SPAN（ 0-600R@20mA@24V）

電源電壓：8V - 36V

封裝：SOIC-8 MSOP8

功耗：<300uA

啟動時間：<1ms

工作溫度：-40°C to 85°C

Applications產(chǎn)品應(yīng)用

0/4-20mA變送器

PLC

傳感器

工業(yè)控制

Reference Circuit產(chǎn)品電路參考

▂注意：

用戶可以在輸出端接保護性器件，例如橋堆、ESD二極管、TVS管、放電管等

TVS選擇大于VCC，如24V供電可以選擇SMBJ28CA/SMBJ36CA

ESD增強部分，可以選擇SR70或BAV199類似的ESD防護二極管

HART可以通過IIN腳引入

由于熱量轉(zhuǎn)移到三極管上，此時三極管需要較大封裝，建議BCP56（SOT223）/2SD882（TO252）

用戶可接電橋用于防反接處理

Rin建議使用低溫漂高精度電阻

VREG和VREF引腳建議加1uF電容

基極和三極管連接處電阻建議選擇100Ω到500Ω，無功率要求，建議選擇300Ω/0603封裝

三極管的發(fā)射級到LTS115/116/117的5腳需要加一個限流電阻，建議選擇20-25Ω，封裝尺寸建議選擇0805以上封裝，功率0.125W以上

額外保護電路Product Parameters產(chǎn)品參數(shù)

常見的PWM積分電路

該電路為PWM電平轉(zhuǎn)換及RC一階濾波及二階Sallen-Key濾波電路