工業(yè)系統(tǒng)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)可能需驅(qū)動寬范圍負(fù)載

工業(yè)系統(tǒng)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)可能需驅(qū)動寬范圍負(fù)載。若DAC采用固定電源供電，那么這樣做會讓芯片產(chǎn)生大量功耗，尤其當(dāng)負(fù)載較小或短路至地時。片內(nèi)功耗會導(dǎo)致溫度上升至超過建議的工作限值，這對具有高通道密度或較高環(huán)境溫度的系統(tǒng)而言可能是個大問題。例如，理想DAC需要向100 Ω至1 kΩ范圍內(nèi)的用戶定義負(fù)載提供高達(dá)20 mA電流。這種情況下，最低電源電壓必須為20 V。DAC產(chǎn)生的最高功率為V × I = 20 V x 20 mA = 0.4 W。

如果使用1 kΩ負(fù)載，則全部功率將由負(fù)載來消耗，因此無功率損失。當(dāng)20 mA電流流過100 Ω負(fù)載時，功耗僅為0.04 W。這意味著芯片浪費(fèi)或消耗了0.36 W。某些情況下，0 Ω負(fù)載也是一個有效的條件，此時芯片將消耗所有功率。采用64引腳LFCSP封裝時，最大環(huán)境溫度不能超過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藛栴}，但由于受到空間和成本的限制，該方法可能并不現(xiàn)實。動態(tài)功率控制(DPC)可以直接解決這個問題。DC-DC轉(zhuǎn)換器可以對5 V電源進(jìn)行升壓處理，生成7.5 V至29.5 V電源。

該升壓電源為DAC電流輸出驅(qū)動器供電，后者向負(fù)載提供所需的功率。若負(fù)載為0 Ω，則DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出7.5 V，即它所能達(dá)到的最低值。DAC最大功耗僅為7.5 V × 20 mA =0.15 W，與最初解決方案相比節(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產(chǎn)生大功耗的高溫系統(tǒng)提供了最大的優(yōu)勢。

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)過程控制應(yīng)用。動態(tài)電源控制調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動器上的電壓，使低阻值負(fù)載電阻下的功耗最低并簡化熱管理。每個通道都可以配置為提供：

? 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%總非調(diào)整誤差(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。

每個通道的失調(diào)和增益可以獨(dú)立進(jìn)行編程。該器件可以采用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，千片訂量報價為13.65美元/片。

圖1. 帶動態(tài)功率控制的AD5755

該圖顯示其電流輸出電路、DC-DC轉(zhuǎn)換器和功率控制器。電流輸出使能后，檢測輸出FET的VDS。該電壓控制功率控制模塊中的MOSFET以便調(diào)節(jié)VBOOST，而VBOOST隨后根據(jù)輸出電流要求控制VDS。MOSFET導(dǎo)通后，電感充電至VDS實際值與所需值之差確定的數(shù)值。關(guān)斷后，電感放電，電荷流入電容和VBOOST引腳。每一時鐘周期都會重復(fù)該過程。