Selección de la Referencia de tensión óptima

Resumen: ¿Qué podría ser más básico que una referencia de voltaje de referencia simple, tensión constante? Al igual que con todos los temas de diseño, hay ventajas y desventajas. Este artículo analiza los diferentes tipos de referencias de tensión, sus especificaciones clave, y las compensaciones de diseño, incluyendo la precisión, la temperatura a la independencia, la capacidad de transmisión de corriente, la disipación de potencia, estabilidad, ruido, y el costo.

Usted puede encontrar referencias de tensión dentro de casi cualquier producto electrónico avanzado, ya sea independiente o integrado en grandes eventos. La comprensión de la tecnología, así como el presupuesto de error del sistema es una consideración de diseño importante. Debido al espacio limitado, sugerimos leer con más detalle en las notas al pie al tocar en los conceptos del sistema. Por ejemplo:

1. En un regulador de tensión , una referencia proporciona un valor conocido que se compara con la salida de desarrollar la realimentación que se utiliza para regular la tensión de salida ¹ .
   1. Ajuste de tensión a distancia y ajuste de márgenes de alimentación pueden ser necesarios en la aplicación ^{2, 3, 4} .
2. En un convertidor de datos, una referencia proporciona una tensión absoluta para comparar la tensión de entrada para determinar el código digital adecuada ⁵ .
   1. Presupuestos de error para un convertidor analógico-a-digital (ADC) y una referencia de tensión, o convertidor de digital a analógico (DAC) y una combinación de tensión de referencia ⁶ .
   2. Otras fuentes de datos de convertidor de error, la resolución efectiva y el número de bits ^{7, 8} .
   3. Herramientas y calculadoras para la precisión del convertidor y jitter de reloj , señal de ancho de banda , y THD^{9, 10} .
3. En un circuito detector de tensión, la referencia se utiliza como un umbral absoluto para establecer el punto de viaje¹¹ .

Las especificaciones requeridas dependen de la aplicación. Este artículo analiza los diferentes tipos de referencias de tensión, sus especificaciones clave, y las compensaciones de diseño. Ofrece información para ayudar a los diseñadores seleccionar la referencia óptima tensión para sus aplicaciones.

El Ideal

Un voltaje de referencia ideal tiene una precisión perfecta inicial y mantiene su tensión independiente de los cambios en la corriente de carga, temperatura, y tiempo. En el mundo real, un diseñador debe hacer concesiones, tales como: precisión de la tensión, la deriva de tensión inicial de temperatura y la histéresis, la corriente de fuente y la capacidad de fregadero,de reposo (o disipación de potencia) actual, la estabilidad a largo plazo, el ruido, y el costo.

Tipos de Referencia

Los dos tipos más comunes de referencias son Zener y el intervalo de banda ^{12, 13} . Zeners se utilizan generalmente en dos terminales de derivación topologías. Referencias de banda prohibida se utilizan generalmente en serie de tres terminales topologías.

Diodos Zener y derivación topologías

Diodos Zener son diodos optimizados para el funcionamiento en la región de ruptura inversa de polarización. Por ser la degradación es relativamente constante, que puede ser utilizado para generar una referencia estable por la conducción de una corriente conocida en la dirección inversa.

Una gran ventaja de Zeners es la amplia gama de tensiones que están disponibles, desde 2V hasta 200V. También tienen una amplia gama de capacidad de potencia, desde varios milivatios a varios vatios.

Las desventajas principales de los diodos Zener es que no son lo suficientemente precisas para aplicaciones de alta precisión y su consumo de energía a un ajuste difícil para aplicaciones de baja potencia hace. Un ejemplo es la BZX84C2V7LT1G, que tiene una avería o de tensión de referencia nominal, de 2,5 V con una variación de 2,3 V a 2,7 V, o ± 8% de precisión. Esto sólo es adecuada para aplicaciones que necesitan poca precisión.

Una preocupación adicional con una referencia zener es la salida de impedancia . Nuestro ejemplo anterior tiene una impedancia interna de 100Ω y 600Ω a 5 mA a 1 mA. Una impedancia distinta de cero provoca una variación adicional en la tensión de referencia en función de la variación de la corriente de carga. Selección de un Zener de baja impedancia de salida minimiza este efecto.

Diodos zener enterrados son un tipo específico de Zener que son más estables que un zener regular, debido a su estructura, que les sitúa por debajo de la superficie del silicio.

Una alternativa a un diodo Zener real es un circuito activo que emula un zener. Circuito permite que el dispositivo para mejorar de manera significativa sobre las limitaciones clásicas de la Zener. Uno de tales dispositivos es el MAX6330 .Cuenta con un apretado 1,5% (max) Precisión inicial por una variación en la carga 100μA a 50 mA. Una implementación típica de este tipo de IC se muestra en la Figura 1 .

Figura 1. Uso de la MAX6330 como un circuito activo que emula un diodo Zener.

Selección de la resistencia adecuada derivación

Todas las referencias de configuración de derivación necesitan una resistencia limitadora de corriente en serie con el elemento de referencia. Se puede calcular a partir de la siguiente ecuación:

R _S = (V _EN (max) - V _DESVIACIÓN (min)) / (I _DESVIACIÓN (max) + I _CARGA (min)) ≤ R _S ≤ (V _EN (min) - V _DESVIACIÓN (max)) / (I _DESVIACIÓN (min) + I _CARGA (max))

donde:

V _EN es la entrada de voltaje de rango
V _DESVIACIÓN es la tensión regulada
que _LOAD es el rango de corriente de salida
I _DESVIACIÓN es la derivación de corriente mínima de funcionamiento

Tenga en cuenta que un circuito de derivación siempre consume I _CARGA (max) + I _DESVIACIÓN si una carga está presente.

La misma derivación se puede utilizar para 10V _EN o 100V _EN dimensionando adecuadamente R _S . Elegir el valor de la resistencia nominal más grande para R _S da el consumo de corriente bajo. Recuerde que debe proporcionar un margen de seguridad para incorporar el peor de los casos la tolerancia de la resistencia utilizada. También debe asegurarse de que la potencia nominal de la resistencia es la adecuada, el uso de cualquiera de las dos ecuaciones de energía generales siguientes:

P _R = I _EN (V _EN (max) - V _DESVIACIÓN )
= I ² _EN R _S
= (V _EN (max) - V _DESVIACIÓN ) ² / R _S

Referencias Bandgap y Modo Serie topologías

Las principales diferencias entre una derivación y referencia series es que las tres referencias de tensión en modo serie terminales no requieren una resistencia externa y tienen el poder de manera significativa en reposo inferior. La forma más común es la referencia de banda prohibida ubicua.

Fundamentos Bandgap

Una referencia de banda prohibida desarrolle dos tensiones: Uno tiene un coeficiente de temperatura positivo ( tempco ) y uno tiene un tempco negativo. Juntos, tienen una suma-tempco cero en la salida.

El tempco positivo se deriva generalmente de la diferencia de dos V _BE 's corriendo en diferentes niveles actuales. El tempco negativo utiliza el tempco natural negativo de la V _BE tensión (ver Figura 2 ).

En la práctica, la suma tempco no es exactamente cero. Dependiendo de los detalles de diseño como el diseño de circuitos integrados circuito, embalaje, y las capacidades de fabricación de prueba, por lo general estos dispositivos pueden conseguir un V _SALIDA tempco entre 1 y 100 ppm por grado C.

Figura 2. Tensión de referencia de banda prohibida.

Calculadora Referencia Bandgap de Maxim (BGRC) Guía del Usuario (en el archivo zip Calculator) permite simular una celda de referencia Bandgap Brokaw. El efecto del recorte de la banda prohibida se muestra a temperaturas de cero absoluto a 175 ° C. El circuito de corrección de curvatura también es ajustable para permitir un ingeniero de diseño para entender el proceso de diseño de circuitos integrados de referencia. La física detrás del diseño se pone de manifiesto, junto con una comprensión de las formas de onda y la magnitud de error resultante.

El uso de cualquiera de una topología de derivación o serie está dictada típicamente por la aplicación y el rendimiento deseado. Ver Tabla 1 para algunas comparaciones entre zeners en shunt topologías y bandas prohibidas en serie topologías.

 

 

Tabla 1. Guía de tensión de comparación Referencia
¿Qué	Zener - Topología Derivador	Zener Enterrado - Topología Derivador	Bandgap - Topología Series
Pros	• Ancho / alto V EN capaz  • Mejor para aplicaciones de potencia no críticos debido a una mayor IQUIETO (1 mA a 10 mA)  •> 1% FS Precisión inicial	• Ancho / alto V EN capaz  • Mejor para aplicaciones de potencia no críticos debido a una mayor IQUIETO (1 mA a 10 mA)  • 0.01% a 0.1% FS Precisión inicial	• Por lo general inferior V EN rango  • Bajo (a ~ 1 mA μA) Corriente de reposo  • No resistor externo • Baje I reposo • 0,05% a 1% FS Precisión inicial  • Tensiones bajas de deserción
Contras	• La corriente se utiliza siempre  • Requiere resistencia externa  • Precisión Baja  • Sólo se puede absorber corriente  • Alto voltaje abandono	• Superior I QUIETO que bandgaps	• Limitada V ENrango  • Aprobar las pérdidas de elementos
Gotchas	• Estabilidad a largo plazo	• No todos los dispositivos de la serie actual se hunden	• No todos los dispositivos de la serie actual se hunden

 

Problemas de diseño del sistema y de selección de referencia

Consumo de energía

Si está diseñando un sistema de precisión medio como una alta eficiencia, la fuente de alimentación de ± 5% o tal vez un 8-bit del sistema de adquisición de datos que requiere un mínimo de energía, podría utilizar un dispositivo como elMAX6025 y MAX6192 . Ambos son referencias 2.5V que consumen un máximo de 35μA. Ellos tienen una muy baja impedancia de salida por lo que la tensión de referencia es prácticamente independiente de la I _SALIDA .

Fuente y sumidero de corriente

Otra especificación es la capacidad de la referencia a las fuentes y sumideros de corriente.

La mayoría de las aplicaciones requieren una referencia de voltaje a corriente a la carga (s) de origen y, por supuesto, la referencia tiene que ser capaz de suministrar la corriente de carga requerida. También debe proporcionar cualquier I _BIAS o corrientes de fuga, su suma puede a veces superar las corrientes de carga.

ADCs y DACs suelen requerir entre decenas de micro-amplificadores para un convertidor como el MAX1110 , a 10 mA (máximo) para dispositivos como el AD7886. El MAX6101-MAX6105 familiares de referencias de fuentes y sumideros de 5 mA 2 mA. Para cargas muy pesadas, las MAX6225 / MAX6241 / MAX6250 fuentes de la familia y los sumideros de 15mA.

Deriva de temperatura

Variación de temperatura es normalmente un parámetro corregible ^{14, 15} . Es típicamente un error muy repetible. La corrección puede llevarse a cabo mediante la adición de una etapa de calibración o mediante la lectura de un valor de una función de consulta que se ha caracterizado anteriormente.

Temperatura de tensión de histéresis de salida

Este parámetro se define como el cambio en la tensión de salida a la temperatura de referencia (25 ° C) debido a las variaciones de temperatura secuenciales pero de sentido opuesto (es decir, caliente-a-fría y luego en frío a caliente). Muy efectos negativos pueden ocurrir debido a este efecto ya que su amplitud es directamente proporcional a la excursión de temperatura del sistema se sometió a. En muchos sistemas de este tipo de error no es muy repetible. Este parámetro es una función del diseño del circuito IC así como los efectos de los envases. Por ejemplo: El dispositivo MAX6001 en un 3-pin SOT23 tiene una histéresis de temperatura típica de 130ppm. Sin embargo, un paquete más grande, más estable, como el MAX6190 en el 8-pin SO, tiene sólo 75 ppm.

Calibración ^{16, 17, 18, ​​19, 20}

La calibración es muy común en los sistemas de alta resolución. En un sistema de 16 bits, es necesario más que un 1 ppm / ° C de referencia para el comercial (0 ° C a +70 ° C) de temperatura para mantenerse dentro del ± 1 LSB en toda la gama, con 25 ° C punto de referencia. ? V = (1 ppm / ° C × × 5V 45 ° C) = 255μV. Este mismo cambio de temperatura ampliado el rango de temperatura industrial sólo es aceptable para un sistema de 14 bits.

• ¿Por qué hay que calibrar, la corrección de tolerancia de los componentes, la ganancia y el offset ^{16, 17} .
• Calculadoras gratis para ADC y DAC precisión y ruido térmico ^{19, 20} .
• Las herramientas de diseño de simulación, condensadores de desacoplamiento, y filtros (gratis oa bajo costo) ¹⁸ .
• Ideas de calibración del circuito, consejos, y preguntas frecuentes ^{21, 22, 23, 24} .

Ruido

Ruido por lo general consiste de ruido térmico al azar, pero también puede incluir ruido de parpadeo y otras fuentes espurias. El MAX6150 , MAX6250 y MAX6350 son todas buenas opciones para aplicaciones de bajo ruido con 35μV, 3μV y 3μV _PP rendimiento de ruido, respectivamente. Todo esto contribuye a menos de 1 LSB de ruido en la medición. Uno podría sobre-muestra y media, pero se trata en el coste de la potencia del procesador y el aumento de la complejidad del sistema y el coste.

Calculadora de ruido térmico de Maxim (TNC) Guía del usuario de (en el archivo zip Calculator) ayuda en el análisis de ruido térmico se encuentra en resistencias y otras fuentes de ruido. TNC encuentra la tensión de ruido generado por cualquier dispositivo, si se conoce su densidad espectral de ruido blanco y 1 / f frecuencia de esquina. TNC también se puede ejecutar en una calculadora HP 50g o un ordenador con un programa emulador gratuito.

Figura 3. Típico densidad de ruido espectral.

La calculadora de ruido térmico puede mostrar la contribución de ruido para un cliente en un ancho de banda especificado.

Estabilidad a largo plazo

Este parámetro se define como un cambio en el voltaje a través del tiempo. Esto se debe a morir de estrés o tal vez la migración de iones que hay en un paquete o familia de productos principalmente. Es importante tener en cuenta que laplaca de circuito limpieza puede aparecer como un cambio a largo plazo en el tiempo, sobre todo respecto a la temperatura y la humedad. Este efecto, a veces puede ser más grande que el dispositivo de la estabilidad inherente. La estabilidad a largo plazo es normalmente sólo se especifica en la temperatura de referencia, por lo general 25 ° C.

Resumen

Las dificultades de diseño de cualquier sistema radican en el equilibrio de las ventajas y desventajas: coste, el tamaño, la precisión, el consumo de energía, etc Es importante tener en cuenta todos los parámetros pertinentes cuando se selecciona la referencia óptima para un diseño. Es interesante observar que muchas veces un componente más caro puede resultar en un menor coste total del sistema debido a la reducción en el costo de compensación / calibración en la fase de fabricación.

Referencias

1. El arte de la Electrónica, de Paul Horowitz y Winfield Hill, Capítulo 6, reguladores de voltaje y circuitos de potencia
2. Nota de aplicación 4936, " Calibración de una fuente de alimentación con un potenciómetro digital "
3. Tutorial 5067, " márgenes y calibración por diversión y dinero "
4. Nota de aplicación 226, " Step-Up DC-DC convertidor de calibración y ajuste con un potenciómetro digital "
5. Circuitos microelectrónicos, por Adel S. Sedra y Kenneth C. Smith, Capítulo 3.6 Operación en la ruptura inversa Diodos Zener Región- , Capítulo 10.09 a 10.11 Convertidores de datos
6. Tutorial 4300, " Cálculo del Presupuesto de error en precisión convertidor de digital a analógico (DAC) "
7. Tutorial 5353, " Cálculo de la Resolución Efectiva de Convertidores de datos "
8. Tutorial 4602, " Ajuste de la Calibración de Salida Offset y ganancia de error en un DAC de precisión "
9. Tutorial 5060, " ADC / DAC Precisión Calculadora Tutorial "
10. Tutorial 5061, " Número efectivo de bits Calculadora Tutorial "
11. Tutorial 886, " Selección del Comparador Derecho "
12. Tutorial 719: " La comprensión de voltaje de referencia topologías y especificaciones "
13. Nota de aplicación 4003, " la serie o en derivación Tensión de referencia? "
14. Nota de aplicación 4419, " La comprensión de voltaje de referencia Temperatura Drift "
15. Nota de aplicación 4672, " Entendiendo la deriva de temperatura en un convertidor de digital a analógico de precisión (DAC) "
16. Tutorial 4704: " Introducción a la calibración y métodos electrónicos para la corrección de las tolerancias de fabricación de Diseño de Equipos Industriales "
17. Nota de aplicación 4494, " Métodos de Calibración Error ganancia en Data-Converter Sistemas "
18. www.maximintegrated.com / cal
19. Tutorial 5275, " Calibración-No hace falta, o una necesidad? "
20. Tutorial 5066, " Cuando es la calibración es importante? "
21. Nota de aplicación 4711, " Calibración Digital hace prueba automatizado fácil; FAQs calibración "
22. Tutorial 5036, " Biblioteca circuito de calibración "
23. Nota de aplicación 1956, " Consejos para recordar al diseñar con potenciómetros digitales "
24. Nota de aplicación 593, " Los potenciómetros digitales: Preguntas más frecuentes "

 

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La (MAXREFDES15 #) diseño de referencia subsistema Monterey es una alta precisión loop industrial transmisor del sensor solar que se conecta a cualquier sensor de resistencia PT1000 estándar y convierte la temperatura linealizada a una señal de 4-20mA actual, que es inmune al ruido y se mantiene constante a través de largas distancias.

ESQUEMA DE REFERENCIA 5683

Monterey MAXREFDES15 #: Ultra-bajo consumo, alta precisión 4-20mA 2-Wire sensor de bucle de corriente

Por:
Qazi Muhammad

Carmelo Morello

18 de octubre 2013

Resumen: La (MAXREFDES15 #) diseño de referencia subsistema Monterey es una alta precisión loop industrial transmisor del sensor solar que se conecta a cualquier sensor de resistencia PT1000 estándar y convierte la temperatura linealizada a una señal de 4-20mA actual, que es inmune al ruido y se mantiene constante a través de largas distancias.

Introducción

La imagen más detallada (JPG)

El bucle de 4 a 20 mA de corriente se utiliza ampliamente como unanálogo de la interfaz de comunicación en aplicaciones industriales para la transmisión de los datos de los sensores remotos a uncontrolador lógico programable (PLC) en un centro de control central a través de un par trenzado de cable . Aquí, 4mA representa el valor de temperatura más baja, y 20 mA representa la temperatura medida más alta. Hay cuatro ventajas principales del bucle de corriente. En primer lugar, la exactitud de la señal no se ve afectada por la caída de tensión en el bucle, siempre y cuando la tensión de la fuente de alimentación es mayor que la caída total de voltaje a través del bucle. En segundo lugar, se utiliza dos cables de potencia, así como la comunicación de datos a través de todo el bucle. En tercer lugar, es más inmune al ruido. Y, por último, se ofrece a un bajo costo y fácil instalación.

El diseño de Monterey se basa en una solución completa que combina Maxim ultra baja potencia, alta precisión y alta precisión.

1. MAX44248 bajo nivel de ruido,. Amplificador de deriva cero op
2. MAX11200 de alta precisión, de baja potencia, 24-bit delta-sigma ADC
3. MAXQ615 microcontrolador de baja potencia
4. MAX5216 de poco ruido, de alta precisión y bajo consumo de 16 bits DAC
5. MAX9620 amplificador op de baja potencia
6. MAX15007, amplia entrada de voltaje de baja potencia LDO

Este sensor alimentado en bucle transmisor está destinada a sensores industriales, automatización industrial, y de control de proceso, pero se puede utilizar en cualquier aplicación que requiera la conversión de alta precisión.

La simplicidad, la fiabilidad, buena inmunidad al ruido, larga distancia y bajo costo hacen que el Monterey ( MAXREFDES15 # ) ( Figura 1) interfaz muy adecuado para el control de procesos industriales y automatización de objetos remotos.

La imagen más detallada (GIF) Figura 1. El diagrama de bloques del diseño del subsistema Monterey.

Características

• Ultra-bajo consumo de energía
• -100 ° C a 100 ° C intervalo
• Alta precisión
• Alta precisión
• Fuente de alimentación Simple y amplio rango de entrada
• Consumo de corriente del sistema de menos de 2.1 mA
• Detector de temperatura de resistencia ( RTD ) PT1000
• Resolución 10000 recuentos o 0,1%
• Precisión 0,25%

Equipo necesario

• 10V a 40V fuente de alimentación
• Alta precisión del medidor de corriente
• RTD sensor PT1000 o un calibrador de temperatura

Quick Start

• Conecte una fuente de alimentación estándar industrial en BUCLE + y bucles terminales J1 para encender el tablero.
• Conectar el sensor a través de J3. El diseño actual de la tarjeta está configurada para su aplicación RTD de 2 cables. Pequeñas modificaciones en el lado del sensor se pueden realizar para utilizar una aplicación 3/4-wire RTD.

Descripciones de puente

Tabla 1. Conector Descripción y posiciones Pos. predeterminada
Saltador	Posición por defecto	Función
J1	Instalado	Pin de alimentación para Monterey Junta. Conecte través BUCLE + y LOOP-por el poder.
J2	Instalado
J3	Instalado	Conecte RTD través IN + e IN-.
J4	Instalado entre los pines 1 y 2	El uso de un puente entre los pines 1 y 2 del J4 utiliza el MAX44248 . Este caso se utiliza para obtener la señal de entrada.
J5	No se instala	El uso de un puente entre los pines 2 y 3 de la J5 evitar el MAX44248. El alcance de la señal de entrada es alta y no se requiere amplificador.
J6	No se instala
J7	Instalado
J8	Instalado
J9	Instalado	Cuando no se instala, pasadores posteriores de este puente pueden ser usados ​​para medir el bucle-corriente generada.

 
 

Procedimiento de la Prueba

Relación entre la Corriente de salida (mA) y temperatura (° C)

La correspondencia simplificada entre la corriente de salida generada y la temperatura se puede expresar por la siguiente ecuación a continuación:

I _SALIDA = 16mA [T ° C/200 ° C] + 12mA

donde T es la temperatura detectada por el RTD y yo _SALIDA es el bucle de corriente.

Si RTD usado

• Si se utiliza RTD, probarlo a diferentes temperaturas, y observar la corriente de bucle asociado.
• En -100 ° C, la corriente de espera es 4mA
• A -50 ° C, la corriente esperada es de 8 mA
• A 0 º C, la corriente esperada es 12 mA
• A 50 ° C, la corriente esperada es de 16 mA
• A 100 ° C, la corriente esperada es de 20 mA

Si IDT calibrador utilizado

• Si se utiliza el calibrador, prueba variando el valor de la temperatura para cambiar la resistencia entre los terminales de calibrador de IDT.
• Observe:
  • En -100 ° C, la corriente de espera es 4mA
  • A -50 ° C, la corriente esperada es de 8 mA
  • A 0 º C, la corriente esperada es 12 mA
  • A 50 ° C, la corriente esperada es de 16 mA
  • A 100 ° C la corriente esperada es de 20 mA

Descripción detallada

La aplicación completa 4-20mA se compone de:

• Transmisor del sensor inteligente (medición de procesos instrumento de campo)
• Receptor (PLC)

El MAXREFDES15 # contiene el análogo de front-end de sensor, el microcontrolador, y el transmisor ( Figura 2 ). El 4-20mA receptorpuede ser implementado por los de Cupertino (MAXREFDES5 #) y Campbell (MAXREFDES4 #). Información sobre los de Cupertino y Campbell se puede encontrar en

Cupertino (MAXREFDES5 #)
Campbell (MAXREFDES4 #)

Este documento describe el funcionamiento del sensor inteligente que permite el proceso de bucle de 4-20mA.

El transmisor sensor inteligente

El bloque transmisor del sensor inteligente (véase la figura 2) consiste en:

• Analógico front-end
• Microcontroladores
• Transmisor

El front-end analógico combina lo siguiente:

• RTD sensor PT1000
• Ultra-precisión, bajo ruido, cero deriva amplificador operacional (MAX44248)
• Ultra-bajo consumo de energía, de alta precisión delta-sigma ADC (MAX11200)

El microcontrolador de baja potencia (MAXQ615) se utiliza para implementar la calibración y linealización.

El sensor utilizado en el tablero de Monterey es un termómetro de resistencia de platino (PT1000). Todo el sistema ofrece una excelente precisión de la amplia gama de temperaturas de -100 ° C a 100 ° C. El funcionamiento básico de este bloque sensor es para medir la temperatura, que se convierte posteriormente en corriente por la corriente 4-20mA bucle de fuente .

La variación en la temperatura crea un cambio en la resistencia galvánica de la puente de Wheatstone, debido al cambio en la resistividad del elemento RTD. Como los rangos de temperatura de -100 ° C a 100 ° C, un 150mV diferencial oscilación de tensión se observa a través del puente de Wheatstone con entradas A y B del amplificador de 50x.

La etapa de ganancia se utiliza para amplificar tensión diferencial muy menor que surge desde el puente de trigo-piedra. Puentes J4 y J5 ofrecen opciones para utilizar la etapa de amplificación o prescindir de ella. Cuando se utiliza, el voltaje diferencial se obtiene 50 veces mediante el uso de la MAX44248 antes digitalizado por el ADC MAX11200. Un amplificador de doble etapa (MAX44248) se utiliza como un amplificador diferencial 50x. La ganancia se puede cambiar mediante el cambio de las resistencias para que coincida con el rango de la señal deseada desde el puente de Wheatstone, manteniendo así el alcance de la señal de entrada adecuada y oscilación de salida desde el amplificador de conducir el ADC.

Figura 2. Ganancia bloque sensor de fase del amplificador.

El MAXQ615 microcontrolador entonces los mapas de la tensión representada a la lectura de temperatura calibrado que se espera que el PT1000 para mostrar. El MAXQ615 tiene una transferencia de la función que compensa la función no lineal de la PT1000. La siguiente ecuación representa la función de compensación:

T = 0.8462dV ² - 48.6623dV - 0.1519

donde T es la temperatura y dV es el voltaje diferencial

La información anterior sólo admite el PT1000 y por esta configuración de puente de Wheatstone, la selección de componentes front-end sensor especificado. Esta información asignada se envía entonces al transmisor a través de la interfaz SPI para la generación de bucle de corriente.

El bloque transmisor

La descripción bloque transmisor y guía de diseño paso a paso se explica en la ficha de datos de MAX5216LPT .

Evaluación de 4-20mA Aplicación Loop

Para evaluar la solicitud completa 4-20mA, se requiere lo siguiente.

• El Consejo de Monterey (MAXREFDES15 #), que consiste en el bloque de sensor inteligente y transmisor de baja potencia
• Un receptor de front-end analógico (Cupertino, Campbell, Fresno)
• Una tarjeta de interfaz tales como Múnich USB2PMB1 # se puede utilizar para facilitar la evaluación de esta solicitud.

Los siguientes instrucciones paso a paso explica probar toda la aplicación utilizando el

• RTD Fluke 724 Calibrador al final sensor
• Monterey Junta MAXREFDES15 #
• Cupertino Junta MAXREFDES5 # AFE como receptor
• Múnich USB2PMB1 tarjeta adaptadora #

1. Descargue la versión más reciente del software de Munich USB2PMB1 # bordo, PMOD_SPI.ZIP . Guarde el programa en una carpeta temporal y descomprima el archivo ZIP.
2. Conecte el cable USB entre el USB2PMB1 tablero # Múnich y de la PC, el controlador USB se instala automáticamente.
3. Conecte el conector del Munich USB2PMB1 tablero # 2 x 6-pin en ángulo recto a la de Cupertino 2 x 6-pin header en ángulo recto.
4. Con la fuente de alimentación apagada, conecte el cable positivo de la fuente de alimentación de 12V DC para BUCLE + en el tablero de Monterey.
5. Conecte LOOP en el tablero de Monterey a AIN2 en el tablero de Cupertino.
6. Conecte GND2 en el tablero de Cupertino para el cable negativo de la fuente de alimentación.
7. Conecte RTD conector del Fluke 724 con IN + del tablero de Monterey.
8. Conecte COM conector del Fluke 724 con EN- del consejo Monterey.
9. Empuje el IDT botón en el Fluke 724 para seleccionar PT1000.
10. Encienda la fuente de alimentación.
11. Abra el Munich USB2PMB1 # GUI y seleccione la ficha Cupertino.
12. Haga clic en la ficha Scan_Devices y asegúrese de que Hardware: Cupertino conectado se muestra en la interfaz gráfica de usuario.
13. Seleccione 0 V a 6 V rango de entrada de la interfaz gráfica de usuario.
14. Seleccione PlotCurrent en la GUI.
15. Presione el botón de medición / Fuente en el Fluke 724 para seleccionar Fuente.
16. Ajuste el botón de la flecha en el Fluke 724 para ajustar la temperatura a -100 ° C. Observe que la pantalla actual en la interfaz gráfica de usuario es 4 mA.
17. Del mismo modo, ajuste el botón de la flecha en el Fluke 724 para ajustar la temperatura a 100 ° C. Observe que la pantalla actual en la interfaz gráfica de usuario es 20mA.

Las mediciones de laboratorio

Figura 3. Cambio de error frente a la temperatura a 12V.

La Figura 4. Cambio de error frente a la temperatura a 24.

Figura 5. Límite de corriente vs voltaje con resistencia de detección 1.6kΩ bucle.

La Figura 6. Límite de intensidad frente a la temperatura con resistencia de detección 1.6kΩ.

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Esquema de
lista de materiales (BOM)
PCB layout
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Los archivos de firmware

El diseño de referencia Monterey viene con firmware cargado en el sistema. Para más detalles, póngase en contacto con la fábrica .

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MAX34462 PMBus 16 canales de monitor / secuenciador con entradas diferenciales y DACs márgenes Proporciona Secuenciación incomparable, monitoreo y registro de fallos con Margen por DAC

MAX34462

PMBus 16 canales de monitor / secuenciador con entradas diferenciales y DACs márgenes

Proporciona Secuenciación incomparable, monitoreo y registro de fallos con Margen por DAC

El MAX34462 es un monitor de sistema que puede manejar hasta 16 fuentes de alimentación. El gerente de la fuente de alimentación monitorea los voltajes de salida de la fuente de alimentación y comprueba constantemente para los umbrales de sobretensión y subtensión programables por el usuario. Si se detecta un fallo, el dispositivo se apaga automáticamente el sistema de una manera ordenada. El dispositivo puede secuenciar los suministros en cualquier orden, tanto en el encendido y apagado. El dispositivo contiene 16 voltajes DAC independientes, que utiliza el dispositivo para cerrar el margen de lazo de la salida de alimentación voltajes arriba o hacia abajo a un nivel programable por el usuario. El dispositivo contiene un sensor de temperatura interno y puede soportar hasta cuatro sensores de temperatura remotos externos. Una vez configurado, el dispositivo puede funcionar de forma autónoma sin la intervención del anfitrión.

Hoja de datos

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(PDF, 3.2MB)

Características principales

• 16 Canales de gestión del suministro de energía
• Tensión de alimentación o el actual Medición y Monitoreo
• Fast mínima / máxima detección Excursión Umbral
• Entrada diferencial Sensing mejora la precisión de medición
• 16 DACs voltaje independientes para Margen por Power-Supply
• Margen por automático de circuito cerrado
• Up and Down Programable Secuenciación
• Hasta cuatro bucles Secuenciación Independientes
• 5V tolerante salida del suministro de energía Activa
• Sensor de temperatura interna
• Informes de los niveles máximos y promedio de una serie de parámetros
• PMBus ^™ interfaz de comandos-Compliant
• I ² C / SMBus-compatible con Serial Bus Bus Función tiempo
• On-Board no volátil Negro Caja de registro de fallos y configuración de ajustes por omisión
• Operación Canal expandible con dispositivos paralelos
• Secuenciación Puede ser temporización sincronizada a través de múltiples dispositivos
• Lógica combinatoria configurable que soporta hasta 16 GPI y GPO 36
• No Sincronización externa requerida
• 3,0-3,6 V Voltaje de alimentación

Aplicaciones / Usos

• Estaciones Base
• Interruptores / Conmutadores de red
• Servidores
• Sistemas inteligentes de Grid Network

MAX16932EVKIT Kit de evaluación para el MAX16932 y MAX16933

El kit de evaluación MAX16932 (kit de EV) es un circuito de aplicación completamente montado y probado para el controlador MAX16932 de alta tensión, de doble síncrono paso hacia abajo. El kit de EV está configurado para proporcionar 5V y 3.3V de un voltaje de entrada que van desde 3,5 V a 36V. Cada riel buck puede entregar hasta la corriente de carga 5A. Frecuencia de conmutación El kit de EV se fija en 2.2 MHz tanto dinero convertidores.Varios puentes se proporcionan para ayudar a características Evaluar del IC MAX16932.

Hoja de datos

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(PDF, 521.4kB)

Características principales

• Duales, síncronos Controladores Step-Down operar a 180 ° fuera de fase para reducir el ruido de conmutación
• 3.5V a 36V Amplia gama de alimentación de entrada
• Buck Voltaje de salida: 5 V y 3,3 V fija o ajustable entre 1 V y 10 V
• Controladores en modo de corriente con forzado PWM y modos Skip
• Resistencia-programable de frecuencias entre 1 MHz y 2.2 MHz
• Frecuencia de sincronización de entrada
• Entradas de habilitación independientes
• Tensión salidas PGOOD_ Monitoreo
• Totalmente montada y probada

Aplicaciones / Usos

• Distribuido DC Power Systems
• Navegación y Unidades de Radio Head
• Aplicaciones para POL para automóvil

MAX78630 + PPM Procesador Medición de Energía de los sistemas de localización polifásicos Autónoma de Monitoreo y Control de Alimentación para aplicaciones incrustadas

El + PPM MAX78630 es un procesador de medición de energía para los sistemas de supervisión de energía polifásicos. Está diseñado para la monitorización en tiempo real para una variedad de configuraciones de tres fases típicas en aplicaciones industriales. Está disponible en un paquete QFN de 32 pines con una almohadilla expuesta.+ El PPM MAX78630 proporciona hasta seis entradas analógicas para la interconexión de los sensores de voltaje y corriente. Scaled voltajes de los sensores se alimentan al único convertidor front-end utilizando un convertidor sigma-delta de alta resolución. Sensores de corriente soportadas incluyen transformadores de corriente (TC), bobinas de Rogowski y derivaciones resistivas. Un procesador de medición de 24 bits integrado y firmware realizan todos los cálculos y los datos necesarios de formato para los informes precisos para el huésped. Con la memoria flash integrado para el almacenamiento de coeficientes de calibración no volátiles y los ajustes de configuración del dispositivo, el PPM + MAX78630 es capaz de ser una solución completamente autónoma. El MAX78630 + PPM está diseñado para interactuar con el procesador host a través de la interfaz UART. Alternativamente, SPI o I ² C también se puede utilizar.

Hoja de datos

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(PDF, 790.4kB)

Características principales

• Seis entradas analógicas configurables para el Seguimiento de una variedad de Delta y conectada en estrella trifásica Topologías
• Compatible con transformadores de corriente (TC), Derivaciones resistivas y bobinas Rogowski
• Delta-Sigma ADC con referencia de voltaje de precisión y sensor de temperatura en chip
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• SPI, I ² C, o UART Opciones de interfaz configurables con pines de E / S para la señalización de alarmas, dirección Pins, o control de usuario
• 24-Bit Procesador Medición con Firmware integrado y memoria flash para el almacenamiento no volátil de calibración y configuración Parámetros
• Soporta extracción de armónicos individuales
• Pequeño paquete de 32 TQFN y Bill Reducción de Materiales

Aplicaciones / Usos

• Establecimiento de sistemas de automatización (Comercial, Industrial)
• Inversores y Sistemas de Energías Renovables

Rápida y fiable cargar cualquier dispositivo portátil a través de USB en un coche con un IC Individual

Automotriz convertidor de Maxim Integrated DC-DC con la compensación de caída de cable integra un elegante emulador de carga USB para permitir la carga rápida y fiable para dispositivos portátiles (PD).

Reconocer y luego cargar cualquier dispositivo portátil (EP) directamente desde la batería del vehículo ahora se puede hacer a través de USB con un solo IC, el MAX16984 automotriz convertidor DC-DC con el emulador de carga del USB de Maxim Integrated Products, Inc. (NASDAQ: MXIM).

Anteriormente, PD como smartphones y tablets no podía cobrar fiable a partir de los puertos USB del OEM de valores en vehículos. Cables USB largo incrustados provocan una caída de tensión y reducir la corriente de carga, lo que resulta en un PD para no cargar correctamente. Bajo costo de cargadores portátiles USB de coche introducen interferencias de RF. Ahora, el MAX16984 trae inteligente USB de carga en un automóvil y resuelve estos problemas. Esta solución de un solo chip integra todas las funciones de la solución de tres chips tradicional. El MAX16984 combina EMI 5V convertidor DC-DC de bajo grado automotriz capaz de manejar hasta 2,5 A con ajuste de tensión dinámica, que es esencial para la carga PD contemporánea a través de cables integrados largos automóviles, una batería USB Especificación de carga Carga v1.2 compatible emulador, que lleva a cabo el protocolo de enlace necesario entre el PD y el anfitrión upstream instrucciones al PD para aumentar su actual cargo, y diodos integrados ESD y USB sobre interruptores de protección de tensión, que proporcionan una protección sólida fallo líder en la industria. El resultado es el más rápido y más fiable de carga PD con el tamaño de la solución más pequeña. El MAX16984 es ideal para las radios de automóviles y los módulos de navegación, telemáticos integrados y módulos de conectividad y los puertos de carga USB dedicado.

Ventajas clave

• Alta integración : el MAX16984 combina las funciones de la solución patrón de tres chips: un convertidor de grado automotriz 5V DC-DC capaz de manejar hasta 2,5 A, un BC1.2 cargo emulador adaptador USB, y los interruptores de protección USB para automóvil host USB aplicaciones.
• Mayor rendimiento : el MAX16984 opera desde una tensión de hasta 28V y está protegida Descargas transitorias de hasta 42 V, el ajuste de salida integrado elimina cable de caída de voltaje.
• Reducido de energía : Función USB del automóvil del MAX16984 comunica con un PD y los interruptores conectados al modo de bajo consumo de energía cuando no esté en uso, reduciendo así el consumo de energía.
• Carga segura : el MAX16984 es la única protección IC USB con diodos EDS integrados, que la prevención de daños a la radio del vehículo o sus componentes periféricos.

Comentario de la Industria

• "El, pequeña MAX16984 altamente integrado permite líder en la industria de carga USB directamente desde una radio de bajo costo, un concentrador o un puerto de carga dedicado", dijo Ben Landen, Gerente de Negocios de Automoción de Maxim Integrated. "El ahorro de espacio y costo permiten diseños escalables en las flotas de vehículos completos, en todos los tamaños y clases, y ayudan a aprovechar los productos de consumo en el entorno de la automoción."
• "Los teléfonos inteligentes y las tabletas son de entretenimiento para el asiento trasero de hoy", dijo Richard Robinson, Director de Análisis Automotive de Strategy Analytics. "La creciente necesidad de información y entretenimiento automotriz impulsará el mercado de los semiconductores apoyando a más de $ 7,0 millones de dólares en el 2018."

Disponibilidad y precio

• Disponible en 5mm x 5mm, TQFN 28 pines y paquetes QFND.
• El MAX16984 está calificado AEC-Q100 y especifica el -40 ° C a +125 ° C Rango de temperatura del automóvil.
• Comuníquese con la fábrica para obtener precios.

MAX16984



Automotive convertidor de bajada de alta corriente con USB Protección / Host adaptador de cargador Emulador

En primer interruptor de protección de datos del USB de la industria que integra un alto voltaje, Feedback ajustable Convertidor DC-DC

El MAX16984 combina un convertidor 5V de grado automotriz reductor capaz de manejar hasta 2,5 A, un host emulador cargador adaptador USB, y los interruptores de protección USB para aplicaciones de host USB de automoción. Los interruptores de protección USB proporcionan alta ESD, protección contra cortocircuitos y cuentan con circuitos integrados puerto de detección de host-cargador de la adhesión a la batería de carga USB 2.0 Especificación BC1.2 Especificaciones de la pila de carga y la Industria de las Telecomunicaciones de China Estándar YD / T 1591-2009. También incluyen circuitos para iPod ^® / iPhone ^® 1.0A y iPad ^® modos de carga dedicados 2.1A. El HVD + y funciones de protección HVD-EDS incluyen protección a ± 15 kV aire / ± 8 kV contacto en la HVD HVD + y-salidas a la IEC 61000-4-2 modelo y 330Ω modelo ESD, 330pF. La alta eficiencia step-down DC- convertidor DC opera desde una tensión de hasta 28V y está protegida Descargas transitorias hasta 42V. El dispositivo está optimizado para el funcionamiento de alta frecuencia y frecuencia de resistencia incluye la selección programable de 220 ​​kHz a 2.2 MHz para permitir la optimización de la eficiencia, el ruido y espacio en la placa base a los requisitos de la aplicación. El convertidor tiene un interruptor de alta cara interna de canal n y utiliza una baja hacia el descenso freewheeling Schottky diodo de rectificación. Hay un interruptor de canal n pequeño del lado de baja para mantener la frecuencia fija con cargas ligeras. Para conocer los requisitos actuales de operación de reposo más bajos, el interruptor de canal n del lado de baja se puede desactivar para que omita el modo de operación con cargas ligeras. El convertidor puede entregar hasta 2,1 A de corriente continua a 105 ° C.Los MAX16984S tiene un oscilador integrado de amplio espectro para mejorar el rendimiento EMI. El MAX16984 también incluye un amplificador de detección de corriente USB de carga y el circuito de ajuste de retroalimentación configurable diseñado para proporcionar un ajuste automático de voltaje USB para compensar las caídas de tensión en los cables de cautivos asociados con aplicaciones de automoción. El MAX16984 límites actuales de la carga USB utilizando tanto un umbral fijo interno pico de corriente del convertidor DC-DC y un umbral de amplificador de corriente de detección de carga USB externo configurable por el usuario.

Hoja de datos

HOJA DE DATOS ABREVIADO

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Rev. 1
(PDF, 375.2kB)

 

Características principales

• Alta eficiencia DC-DC Controller
  • 4.5V a 28V (42V Dump Load) Tensión de funcionamiento
  • 5V, 2.5A Capacidad de salida de corriente
  • Usuario-ajustable USB Límite de corriente
  • Fixed-Frecuencia 220 kHz a 2.2 MHz Funcionamiento
  • Opción forzado PWM sin carga
  • Spread Spectrum para la Reducción de EMI
  • SYNC de entrada para Frecuencia Parking
  • Low Q Modo de salto de corriente y baja Apagado Q
  • Reducción Corriente de entrada por Soft-Start
• Ajuste de salida integrada para Caída de tensión del cable
  • Usuario-ajustable de ganancia de voltaje
  • Hasta 3 metros de cable / hasta 600mΩ
• USB D + / D-Protección y Host cargador Emulador
  • Cambia 4Ω USB 2.0 480Mbps/12Mbps Data
  • IPod / iPhone / iPad de carga Detección resistencias de terminación integradas
  • Soporta USB BC1.2 carga puerto de descarga (CDP) y el dedicado carga modos de puertos (DCP)
  • Chino Telecomunicaciones Industry Standard YD / T 1591-2009
  • Alta velocidad Modo de transferencia
  • Corto de la batería y el corto de Protección VBUS
  • Compatible con USB On-the-Go Especificaciones
• Suministros Dividir SUP y SUPSW minimizar el consumo de energía
• Indicación de fallo Active-Low Output drenaje abierto
• Automotive Grade ESD Protection (HVD ±)
  • ± 25kV aire / ± 8 kV contacto ISO 10605
  • ± 15kV aire / ± 8 kV Contacto IEC 61000-4-2
  • ± 15kV aire / ± 8 kV Contacto (330Ω, 330pF)
• Protección contra sobretemperatura y cortocircuito
• 5 mm x 5 mm, TQFN 28-Pin y Paquetes QFND Side-humectables
• -40 ° C a +125 ° C Rango de temperatura de funcionamiento

Aplicaciones / Usos

• Conectores de automoción
• Automotive Radio y Navegación
• Dedicado cargador USB
• Telemática
• Puerto USB para la acogida y el Hub Aplicaciones