基于工业DAC+PMU实现工业环境中的低功耗小空间、多通道电路设计

最近两年，智能制造相干的新一代信息技能像雨后春笋一样平常涌现，给家产场景的信息化和智能化改革带来了无穷的也许。但随之而来的是导致制造业体系情形的多变，并且在工场自动化和家产自动化情形中，慎密节制、更多传感器和更多驱动器意味着必要在平等或更小空间内必要容纳更多的I/O通道，这对体系空间尺寸和功耗带来了挑衅。

体系空间尺寸和功耗险些是今世工程师面对的配合的焦急，对付要求严酷的家产体系工程师来说也许愈甚，怎样破？本文将分享基于ADI公司的AD5758和ADP1031 DAC和电源断绝办理方案在这两本机能维度上带来的改变，不只提供了行业所需的成果，更乐成的办理了功耗和空间题目——ADP1031办理了断绝和尺寸题目，提供300 V基本的电源和数据断绝；AD5758则提供低功耗、高精度，可设置的电流或电压输出通道。

图1. AD5758和ADP1031 8通道电路板

低功耗、高精度可兼得？还看家产DAC

芯片被称为“家产的粮食”，在家产4.0的大潮下，工场制造体系怎样实现低功耗、高精度成了许多企业向智能工场、数字工场转型的要害。ADI的家产DAC AD5758集成了其第二代动态功率节制(DPC)成果，在该器件被设置用于节制电流输出时，在最坏的操纵前提下，可以或许辅佐最小化模块的功耗。它可以一连跟踪输出电压，将输出驱动器的供电量降到最低，以保持输出负载电流。上述这些都通过一个集成、可编程、高服从的降压转换器实现。在电流输出模式下，DPC启用后，AD5758会自动调理DPC电压，在全部负载前提下最小化功耗。

AD5758巨细为5 mm x 5 mm，在业界同类产物中尺寸属于极小的。其布局健壮，所需外部掩护元件更少，支持更小、更低本钱的计划。它配备先辈的诊断技能，有助于相识体系机能状况，以实现更高的靠得住性及布置维护打算。

图2. AD5758框图

小尺寸供电和断绝题目，交给PMU

高效、高靠得住的电源技能一向是ADI全力的偏向。微功耗打点单位 (PMU) ADP1031将断绝式反激直流/直流稳压器、反相直流/直流稳压器和降压直流/直流稳压器团结在一路，提供三个断绝的电源轨。另外，ADP1031 包括四个高速串行外设接口 (SPI) 断绝通道和三个通用断绝器，合用于必要低功耗和小办理方案尺寸的通道对通道断绝应用。默认环境下，ADP1031 反激稳压器在 250 kHz 的开关频率下运行，而降压和反相稳压器在 125 kHz 的频率下运行。全部三个稳压器均彼此相移以低落电磁滋扰 (EMI)。ADP1031 可以在 350 kHz 至 750 kHz 的频率范畴内由外部振荡器驱动以便于在敏感到用中举办噪声过滤。

其它，该器件回收了ADI得到专利的iCoupler技能，在7 mm × 9 mm巨细的封装内集成3个断绝电源轨、以及SPI和GPIO数据断绝。这种高度集成辅佐办理了PCB空间占用题目，在较小的PCB空间内整合和满意全部通道断绝要求。

图3. ADP1031框图

AD5758+ADP1031，业界首款DAC+电源体系

ADP1031的计划颠末优化之后，能在最坏的负载前提下为AD5758 提供高效的断绝电流，以此最小化总通道功耗。ADP1031中集成的高速SPI通道在启动时也可以低落功耗，在封锁时则进入低功耗状态。

图4. DAC+电源辖档同接框图

AD5758在全部也许毗连至螺丝端子（VIOUT、+VSENSE和VSENSE）的 引脚上集成了线路掩护装置。这些线路掩护装置通过限定内部 通过VDPC+和AVSS电轨的电压，掩护这些引脚不受高达±38 V的正负电压影响。假如检测到VIOUT引脚上的电压高出此限定，则错误符号置位，可以通过SPI端口回读。

其它，ADI已经针对AD5758和ADP1031体系做过大量EMC测试，功效如下所示：

表1. 电磁辐射骚扰机能概览

表2. 电磁抗扰度机能概览

可以看出，家产DAC AD5758和PMU  ADP1031体系级办理方案支持实现靠得住、紧凑的8通道 （通道中断绝）模仿输出模块，在最坏的功耗前提下，全部 8个通道都能实现精彩的低功耗（低于2 W），出格适实用于行为节制、工场和流程自动化应用。

总结

传统制造业工场向家产4.0过渡必要与一位拥有深挚家产专业常识和向家产市场推广革命性技能前进光辉汗青的相助搭档开展相助，此刻，ADI公司就可以提供机动的模仿 I/O 办理方案。ADI在其长达50多年的成长过程中，恒久耕种在高机能模仿技能规模，而家产规模在其2018年62亿美元的总收入中占比过半，该公司的技能在家产规模已被普及承认与应用——从包罗各类传感器和信号调剂电路在内的前端检测，到后续的丈量、数据理会，以及微处理赏罚器、DSP为基本的边沿计较和射频无线/以太网毗连，包围完备的信号链，可以或许向客户提供他们现在必要的产物以满意其制造和加工需求。

（编辑：湖南网）

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