现代工厂都选用自动化体系,依托整个工厂规模内的许多传感器供给的反应信息来坚持高生产率。这些公司选用数字现场总线来汇总传感器搜集的很多数据。传感器搜集的数据越多,体系的适应性和操作性就越好。
因而,选用现场总线衔接的现代工业传感器有必要以更快和更准确的速率来检测信号,并将该信息作为与传统模拟信号相对的数字信号输出。这一功用要求传感器运用功率更大的处理器。此外,因为工厂中此类传感器的数量更多,因而形状因数变小。功率的增大以及形状因数的变小迫使工厂抛弃老练的线性稳压器计划,转而选用开关稳压器计划。
而选用开关稳压器又发生了新的应战。因为电感器要求运用额定的区域,因而开关稳压器形状因数较大。有必要考虑稳压器开关频率与丈量信号频率之间的联系。
因而,转化器的布局愈加要害。规划不良的开关稳压器会进步本底噪声,并发生不必要的电磁兼容性(EMC),将会搅扰小型信号的检测。
走运的是,咱们现在供给了集成电感器DC/DC开关稳压器,能够最大极限地削减此类应战。电感器的集成不只减小了开关节点的面积,还能够更轻松地完成最佳布局。新式DC/DC转化器的开关频率明显进步,因而能够运用小型片式电感器和陶瓷电容器,使得DC/DC转化器成为外形最小的挑选。
新式LMZM23601电源模块将DC/DC转化器、电感器、Vcc滤波电容器和升压电容器集成到一个3mm*3.8mm*1.6mm的封装中。这样能够处理最高36V的输入电压,并将电压从15V降至2.5V(固定5V和3.3V可选),一起输出电流高达1A。如图1所示,占用最小的板内空间完成完好的1A解决计划。
图 1:LMZM23601解决计划适用于3.3V至5V输出,电流高达1A
将LMZM23601与传统的线性稳压器计划比较较,来满意现场变送器使用的以下要求:
·输入电压:10V至30V,公称24V
·输出电压:3.3V
·输出电流:35mA
·温度规模:环境温度-40°C至85°C
·板面积:4mm*4.5mm
如表1所示,与微型小外形封装(MSOP)8比较,LMZM23601具有封装面积和热能方面的优势。留意:表1中规则的 RӨJA仅供比较参阅,鉴于板空间和铜排有限,在实践传感器使用中,该值会更高。联合电子设备工程委员会(JEDEC)或评价模块(EVM)计算了数据表中的典型RӨJA值。例如,LMZM23601 45°C/W的RӨJA是依据一块30mm*30mm的双层电路板计算出来的。
表1: LMZM23601与依照封装类型分类的线性稳压器规划选项
如表2所示,线性稳压器功耗为(24V-3.3V) x 35mA 约等于0.93W功率, 而LMZM23601功耗仅为0.116W。 MSOP-8封装线性稳压器的温度上升使得结温高于125℃的规范集成电路(IC)结温,而依据45°C/W RӨJA,LMZM23601的结温为90°C。即便将RӨJA乘以系数5,得到的Tj最大值依然低于该结温。
从这个比如能够看出,很明显从热能视点来看,线性稳压器并非可行的计划。选用开关计划进行权衡(即便是选用LMZM23601等模块)意味着有必要要考虑输出纹波。如图2所示,规范LMZM23601规划3.3V输时的输出纹波峰峰值约为3mV。表2:35mA下24V至3.3V转化的热考量
图 2:3.3V输出下LMZM23601EVM的输出纹波
为了进一步下降输出纹波,能够选用一台二级滤波器,如图3所示。图4显现输出纹波的峰峰值已从3mV降至低于1mV。
图 3:带二级滤波器的LMZM23601
图 4:带二级滤波器的LMZM23601输出电压纹波
关于要满意紧凑板空间要求的工业传感器来说,开关稳压器是仅有可行的挑选。LMZM23601集成电感器不只具有高性能,解决计划尺度小于线性稳压器,一起具有开关稳压器的功率。