Cómo calcular el operativo de Windows para una antena externa actual-Sense amplificador y Switch

Nota de aplicación 4798

Resumen: Esta nota de aplicación ayuda a los diseñadores seleccionar los componentes externos correcta para asegurar que la antena del automóvil de detección de circuitos cumple con los objetivos de rendimiento. Una calculadora de detalles cómo especificar los componentes críticos externos para la corriente de sentido de la antena remota MAX16913/MAX16913A amplificadores y conmutadores.La calculadora también determina las ventanas de funcionamiento del dispositivo y la precisión de salida analógica de tensión. Un ejemplo de cálculo se le da.

Introducción

El MAX16913/MAX16913A ( Figura 1 ) son de corriente de precisión de sentido amplificadores (CSA) y conmutadores que ofrecen alimentación Phantom a las antenas de radio a distancia en aplicaciones de automoción. Además, ofrecen protección contra cortocircuitos, protección de corriente límite, y la detección libre de carga. Para asegurarse de que sus circuitos de detección de la antena cumple con los objetivos de rendimiento, el ingeniero de diseño debe elegir los componentes adecuados para un diseño exterior.Cuando se trabaja con ASA y los interruptores para las aplicaciones de la antena, menudo, el diseñador debe determinar las ventanas operativas para una carga abierta, el funcionamiento normal, un corto circuito, y la limitación de corriente ( Figura 2 ). Además, la exactitud de la CSA analógica de salida de tensión debe ser verificada. Figura 1. Circuito de funcionamiento típico de la MAX16913A de antena remota CSA y el interruptor. Figura 2. Rangos de operación para estos acuerdos de salvaguardias amplias. Esta nota de aplicación presenta una calculadora que se muestra cómo determinar el buen sentido de la resistencia y el divisor de resistencia-para ajustar el umbral libre de carga (alcance de la detección) la tolerancia. Se considera que las tolerancias de los componentes tanto externos y MAX16913/MAX16913A, y luego calcula los rangos de tolerancia apropiada ventana para un rendimiento óptimo. La calculadora está disponible aquí , y sigue un ejemplo de cálculo.

Calcular la resistencia de detección necesarios

Lo ideal sería que la corriente máxima de operación se desarrolla la tensión de sentido a gran escala a través de la resistencia actual de sentido, R _SENS (Figura 1). Calcular el valor máximo de R _SENS de modo que el diferencial de voltaje a través de IN y SENS no supere el mínimo a escala completa de voltaje sentido (87mV) *:

Donde V _{DIFF (MIN)} = V _IN - V _SENSE = 87mV (min) en la salida máxima garantizada actual, me _{CARGA (escala completa)} . (Figura 2) Sin embargo, las resistencias siempre tienen tolerancias, por lo que el valor de la resistencia real puede ser superior en su calificación de la tolerancia, lo que provoca que el dispositivo detecte un corto circuito antes de tiempo. Después de considerar la calificación de la resistencia de la tolerancia, el valor máximo de la resistencia nominal se puede calcular:

Donde R _{SENS (MAX)} es la resistencia de detección máximo calculado anteriormente, y R _{-SENS TOLERANCIA} es la clasificación de la tolerancia de la resistencia. Recuerde que los valores exactos para calcular la resistencia de detección pueden no estar disponibles. Si ese es el caso, elija el valor más cercano menor de I _{SENS (MAX) (NOM)} y el uso que para el cálculo de R _{SENS_P (NOM)} . Como alternativade serie o en paralelo combinaciones de resistencias estándar se puede utilizar para alcanzar la resistencia de detección óptima.

Calcular la corriente de cortocircuito de detección Ventana

La resistencia de detección nominal ha sido elegido. Ahora la corriente típica a través de la resistencia de sentido, cuando un corto circuito se detecta, se puede calcular de la siguiente manera:

Donde V _{SC (TYP)} es el valor típico del umbral de tensión de cortocircuito (100 mV) * y R _{SENS_P (NOM)} es la resistencia de detección seleccionado anteriormente. Sin embargo, como V _SC y R _SENS tolerancias correlación (es decir, tener un mínimo de y los valores máximos que varían de forma independiente el uno del otro), un error adicional tiene que ser considerado. Así que la ventana del peor caso de cortocircuito, la corriente de detección es:

Y

Donde V _{SC (MIN)} es el valor mínimo del umbral de tensión de cortocircuito (87mV) * y V _{SC (MAX)} es el valor máximo (110mV) .* Por lo tanto:

R _{SENS_P (MAX)}
R = _{SENS_P (NOM)} + la calificación de tolerancia + R _{SENS_P (MIN)}

R = _{SENS_P (NOM)} - la calificación de tolerancia

La bandera de cortocircuito (activo bajo SC), lo que será baja cuando la corriente está en el rango entre la I _{SC (MIN)} y _{SC (MAX)} .

Calcular el rango actual-Limit

Análoga a la corriente de corto circuito de detección de la ventana, el rango límite actual-suele ser:

Donde V _{LIM (TYP)} es el valor típico de la corriente límite de tensión de umbral entre el EN y SENS (200 mV), * y R _{SENS_P (NOM)} es la resistencia de detección seleccionado. Teniendo en cuenta que V _LIM y R _SENS han correlacionado las tolerancias, la peor de los casos actuales-límite de rango a través de la resistencia de detección se puede calcular:

Y

Donde V _{LIM (MIN)} es el valor mínimo de la tensión entre el EN y el SENS (173mV), * y V _{LIM (MAX)} es el valor máximo (225mV) .*

Calcular la ventana de detección de carga abierta

Este procedimiento difiere de la MAX16913 y MAX16913A.

Para el MAX16913

El umbral de detección libre de carga (activo bajo OC) para el MAX16913 se pone internamente a V _OLT = 0.66V .* El rango de corriente asociada con una resistencia de 1Ω se especifica en la hoja de datos de 10 mA (min), 20 mA (típico) y 30 mA (máximo). Estos valores incluyen la tolerancia de la libre carga de comparación , la ganancia del amplificador , y la resistencia de los sentidos externos (1Ω).Para determinar la ventana de detección libre de carga con una resistencia de sentido diferente, en primer lugar el nivel de corriente dado que se convierte en una tensión :

Luego, utilizando los valores calculados anteriormente, el valor típico del umbral de detección de abrir la corriente de carga se calcula que:

Donde V _{OLT (TYP)} es el valor típico de la carga libre de detección de voltaje de umbral calculado anteriormente, y R _{SENS_P (NOM)} es la resistencia de detección seleccionado. Teniendo en cuenta también las tolerancias del umbral de corriente libre de carga y la tolerancia de la resistencia de sentido, entonces el intervalo de corriente para la carga libre de detección calcula que:

Y

Donde V _{OLT (MIN)} y V _{OLT (MAX)} son los valores mínimo y máximo de la carga libre de detección de umbral de tensión; R _{SENS_P (MIN)} y R_{SENS_P (MAX)} son los valores mínimo y máximo de la resistencia de detección calculado arriba. El peor de los casos abiertos de carga ventana de detección se encuentra entre I _{OL (MIN)} y _{OL (MAX)} .

Para el MAX16913A

El umbral libre de carga para el MAX16913A puede ajustarse externamente con una resistencia del divisor entre el REF, OLT, y GND.Por lo tanto, la primera tarea consiste en especificar la resistencia externa del divisor. Especifique el exterior resistor-divisor Para empezar, seleccione el voltaje necesario en el pin OLT para ajustar el punto de umbral nominal OL (en el pin OLT, Figura 1) con las siguientes fórmula:

V _OLT (V) = I _OLT (A) × R _SENS (Ω) × A _V (V / V) + 0,133 × V _REF

Donde AV es el (V _IN - V _SENS ) para V _AOUT ganancia (13V / V) y V _REF es la tensión pin REF (3V) .* La relación de las resistencias externas en el pin OLT se puede calcular utilizando la siguiente ecuación:

R ₂ / R ₁ = V _OLT / (V _REF x (1 - V _OLT / V _REF ))

Donde V _REF es la tensión en el pin REF (3V). Un valor estándar arbitrario ahora puede ser elegido para R ₁ y R ₂ , y el valor de la resistencia otros se puede calcular (Figura 1). Sin embargo, asegúrese de que la impedancia de la resistencia del divisor no se carga el voltaje de referencia interno en exceso. Determinar el Abierto de carga umbral-Rango de voltaje de los valores de resistencia estándar para R1 y R2 se han definido. A continuación, teniendo en cuenta las tolerancias de correlación de V _REF y las resistencias R1 y R2, el rango de tensión del peor caso para el pin libre de carga, V _OLTw , se puede calcular:

Y

Donde R _{2 (MIN)} es el valor nominal de R ₂ menos su valor de tolerancia. Esto puede ser reformulada como R _{2 (MIN)} = R ₂ - (R ₂ × (R _2TOL[%] / 100%)) y R _{1 (MAX)} es el valor nominal de R ₁ . más la tolerancia de la Determinación de las peores- caso, abra la corriente de carga-detección de ventana En este punto V _{OLTw (MIN)} y V _{OLTw (MAX)} se han calculado. Ahora, teniendo en cuenta las tolerancias de la tensión de salida REF, V _REF , la resistencia de detección, R _{SENS_P (NOM)} , y la ganancia, AV, la ventana del peor de los casos actuales, cuando la carga se detecta abierto (activo bajo OC) se puede calculado:

Y

Donde V _{OLTw (MIN)} , V _{OLTw (MAX)} , R _{SENS_P (MIN)} , y R _{SENS_P (MAX)} se han calculado más arriba; A _V es el (V _IN - V _SENS ) para V_AOUT ganancia que tiene mínimo y máximo valores de 12,87 y 13,13, respectivamente, * y V _{REF (MIN)} y V _{REF (MAX)} son los valores mínimo y máximo de la tensión pin REF (2.7V y 3.3V) .*

Evaluar la corriente a través de R _SENS midiendo el voltaje en una _salida

A _PARTIR de precisión

Con una resistencia de sentido dado, R _SENS , y una corriente definida a través de él, me _SENS , el rango del peor caso de los valores de voltaje medido en la salida del amplificador de corriente de sentido, A _PARTIR (por ejemplo, un microcontrolador de analógico a digital (ADC )), ahora se puede calcular. Tenga en cuenta también los niveles de tolerancia de una correlación _{OUT_Z} y la resistencia de detección, R _SENS . Por lo tanto:

V _{AOUT (MIN)} (V) = A _{OUT_Z (MIN)} (V) + A _{V (MIN)} (V / V) × R _{SENS (MIN)} (Ω) × I _SENS (A)

Y

V _{AOUT (MAX)} (V) = A _{OUT_Z (MAX)} (V) + A _{V (MAX)} (V / V) × R _{SENS (MAX)} (Ω) × I _SENS (A)

Donde A _{V (MIN)} es 12.87V y una _{V (MAX)} es 13.13V; * y A _{OUT_Z (MIN)} y A _{OUT_Z (MAX)} son los valores mínimo y máximo de la A _PARTIRtensión de salida de corriente cero (340mV) * (460mV), * y R _{SENS (MIN)} y R _{SENS (MAX)} . son la resistencia de detección de más / menos su tolerancia Dicho en otras palabras, la sensación de corriente produce en el peor de los casos A _PARTIR variación de voltaje entre V_{AOUT (MIN )} y V _{AOUT (MAX)} . Tomando el peor de los casos por encima de los niveles de voltaje y el uso de software de un microcontrolador para calcular las tensiones de nuevo a una corriente, se puede calcular:

Y

Donde V _{AOUT (MIN)} y V _{AOUT (MAX)} se han calculado anteriormente, es el AV (V _IN - V _SENS ) para V _AOUT ganancia (13V / V); * A _{OUT_Z (TYP)} es el valor típico de la A _salida de corriente cero voltaje de salida (400 mV), * y R _SENS es el valor nominal de la resistencia sentido.Así, cuando la tensión de salida analógica se utiliza para medir una cierta corriente a través de la resistencia sentido, ADC del microcontrolador da un valor actual entre los que _{EVALUADO (MIN)} y yo _{EVALUADO (MAX)} . La tolerancia en la medición actual, que _TOL , es la siguiente:

Ejemplo de cálculos

Por ejemplo, estos cálculos se supone la aplicación de una antena fantasma de suministro en el extremo superior de la ventana de operación normal (I _{CARGA (escala completa)} ) es a 100mA. Entonces, el valor máximo de la resistencia de detección se requiere:

Cuando se utiliza una resistencia con una tolerancia del 1%, la resistencia de detección máxima que se pueden seleccionar son:

Como una resistencia 0.861Ω no está disponible como un valor estándar, seleccione el siguiente valor más pequeño de la serie E96 de I_{SENS-P (NOM)} = 0.845Ω. Utilizamos este valor para nuestros cálculos posteriores. A continuación, el valor típico de corriente de corto circuito de detección se puede calcular:

Como ya se ha demostrado, los valores mínimos y máximos para la corriente de cortocircuito, la detección de mentiras ventana entre la I_{SC (MIN)} y _{SC (MAX)} . Para calcular estos valores, lo primero que tenemos los valores mínimo y máximo de la resistencia de detección seleccionado.

Esto nos permite derivar los límites de la corriente de corto circuito de detección de ventana:

Y

Análoga a la corriente de corto circuito de detección de la ventana, el valor típico de la gama actual de límite es la siguiente:

Teniendo en cuenta las tolerancias, los valores mínimos y máximos de la mentira gama actual límite entre la I _{LIM (MIN)} y _{LIM (MAX)} :

Y

Ahora, para el MAX16913, el valor típico para el umbral de detección libre de carga es:

Incluidas las tolerancias, los valores mínimos y máximos son los siguientes:

Y

Volviendo ahora a la MAX16913A, asumimos una aplicación donde el valor máximo actual de la ventana de detección libre de carga se encuentra en 30 mA. Por lo tanto, el valor de tensión máxima para el punto central de la resistencia del divisor es:

A continuación recogemos una resistencia estándar para R2 de la serie E96, 90.9kΩ (1%), y calcular su valor máximo:

El valor de la resistencia mínima para la resistencia superior del divisor es entonces:

El valor nominal, suponiendo también una tolerancia del 1%, es la siguiente:

Más el valor más alto nivel para ser seleccionados con la misma tolerancia es R1 = 392kΩ. Teniendo en cuenta también su tolerancia, se calcula:

Y el valor mínimo de R2 es el siguiente:

Continuando con estos valores, el abierto de carga de tensión de umbral es:

Y

A continuación, la ventana peor de los casos actuales para la detección de carga abierta del MAX16913A es la siguiente:

Y

Para evaluar la salida analógica, una _salida , precisión, asumimos la resistencia mismo sentido seleccionado anteriormente (0.845Ω) y evaluar la exactitud de una carga de corriente de 100 mA. En esta corriente, los valores mínimo y máximo de la A _PARTIR de tensión son entre:

V _{AOUT (MIN)} (V) = A _{OUT_Z (MIN)} (V) + A _{V (MIN)} (V / V) × R _{SENS (MIN)} (Ω) × I _SENS (A) = 340mV + 12,87 (V / V) × × 0.837Ω 100mA = 1.417V

Y

V _{AOUT (MAX)} (V) = A _{OUT_Z (MAX)} (V) + A _{V (MAX)} (V / V) × R _{SENS (MAX)} (Ω) × I _SENS (A) = 460mV + 13,13 (V / V) × × 0.853Ω 100mA = 1.58V

Tomando estos voltajes y calcular de nuevo el software del microcontrolador que hacer (es decir, tomando los valores típicos de la hoja de datos), se deriva una corriente evaluados entre:

Y

La tolerancia del peor caso de la corriente medida puede ser de hasta:

* Para más detalles sobre estos cálculos, consulte la hoja de datos del MAX16913/MAX16913A.

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