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先積新品發布 ▏兩線制4-20mA V/I轉換芯片-LTS115/116/117

Linearin先積集成 ? 2024-04-12 08:23 ? 次閱讀

LTS115/116/117是一個兩線制V/I轉換器,主要用來匹配運放方案實現的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勢。

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什么是兩線制4-20mA電流環?e4f70ce4-f862-11ee-9118-92fbcf53809c.png

兩線4-20mA電流環主要指的是環路供電型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?e4f70ce4-f862-11ee-9118-92fbcf53809c.png

在制藥化工、石化、電廠的復雜且需要遠距離傳輸的工業現場,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:

常見的數字信號,例如RS485RJ45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,經常無法將數據傳輸出去。如果使用0-10V等模擬電壓信號,經過長線傳輸后,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。

在工業現場使用兩線制4-20mA的優點e4f70ce4-f862-11ee-9118-92fbcf53809c.png

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,優點是價格低,缺點主要是精度和一致性問題。

常見運放方案:

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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。系統需要一個LDO來輸出一個電壓給到MCU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換電路,以及傳感器的供電。

而在工業現場使用兩線制4-20mA的優點則為:

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;

電流信號在整個環路上任何一個地方測量都是一樣的,只要在負載設計范圍內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產品特性

兩線制V/I轉換芯片

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10ppm tpy

外圍結構簡單,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(總未調節誤差TUE)

輸出電流線性度誤差 :0.02% tpy

IOUT電壓系數:0.015% of SPAN ( 8-36V@20mA)

IOUT負載系數: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產品應用

0/4-20mA變送器

PLC

傳感器

工業控制

Reference Circuit產品電路參考

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▂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e54bffec-f862-11ee-9118-92fbcf53809c.pngProduct Parameters產品參數

e556dbce-f862-11ee-9118-92fbcf53809c.png常見的PWM積分電路

e55e2ece-f862-11ee-9118-92fbcf53809c.png該電路為PWM電平轉換及RC一階濾波及二階Sallen-Key濾波電路

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