利用AD5755節省多通道PLC的空間、成本和功耗

　　圖 5的簡化電路顯示了使用感性升壓電路的動態電源控制工作原理。每個通道都能提供30V以上的升壓輸出電壓。動態電源控制機制利用反饋調節輸出電壓，然后經過電阻分壓器分壓后與內部誤差放大器中的基準電壓進行比較，產生一個誤差電流。開關周期開始時，MOSFET開關接通，電感電流緩升，然后測量轉換為電壓的MOSFET電流。當電流檢測電壓大于誤差電壓時，MOSFET斷開，電感電流緩降，直到內部時鐘啟動下一個開關周期。在電流模式下調節輸出電源電壓采用類似方案，此時使用的是反饋誤差電流。

圖 5. 具有電源控制功能的升壓電路

　　用戶可以切換各通道的DC/DC轉換器開關信號的頻率和相位，以實現電路和器件的優化。
　　對輸出驅動器實行動態電源控制的目的是使封裝功耗最小。典型IC的內部結溫 (TJMAX) 最高可達125°C。假設系統的環境溫度TA, 為85°C。LFCSP封裝的熱阻, θJA, 典型值為 28°C/W。容許的片內功耗可以通過下式計算：
　　不采用動態電源控制時，假設使用24V電源，則每個通道的最差情況功耗可以通過下式計算：

功耗 =電源電壓 × 最大電流

= 24 V × 20 mA

= 0.48 W

　　在同樣的條件下，4個通道的功耗將接近2W，這會給模塊和半導體電路帶來問題。啟用動態電源特性時，AD5755調節電源，使片內功耗降至最低。圖6顯示了啟用和禁用動態電源（固定電源）兩種情況下每個通道的功耗對比。

圖 6. 啟用和禁用動態電源控制兩種情況下的功耗對比

　　啟用動態電源功能時，在24mA輸出電流下片內功耗約為50mW，而無調節時的片內功耗則為400mW。這種控制片內功耗的能力非常有用，系統設計人員在提高系統通道數的同時可以使模塊功耗降至最低，從而不需要考慮繁瑣而昂貴的方法來 控制系統溫度。

　　故障狀況下的系統差錯校驗與診斷

　　對于工業應用，必須能夠監控并報告系統級故障，在故障狀況下擁有盡可能多的系統控制權至關重要。AD5755包括許多片內診斷特性，能夠為用戶提供系統級差錯校驗功能。

　　發生故障時，一個重要考慮是控制DAC的MCU/DSP會如何。 由于不能控制輸出，用戶將完全失去對系統的控制。AD5755有一個看門狗定時器（超時可編程設定），如果它在超時期限內沒有收到SPI接口傳來的命令，就會設置警告標志（高電平有效）。需要時，此ALERT引腳可以直接連到清零引腳（也是高電平有效），以便將輸出設置為已知的安全狀態（圖 7）。 AD5755的每個通道都有一個16位可編程清零碼寄存器，用戶可以靈活地將輸出清零為任意碼。

圖 7. 看門狗定時器設置控制信號丟失標志并使DAC返回到清零設置

　　在高噪聲工業環境中，即使MCU正常工作，通信信號也可能遭到破壞。為了應對這種可能性，AD5755具有可選的分組差錯校驗(PEC)功能，它實施一種CRC8多項式例程。該功能可以通過軟件使能或禁用，確保輸出不會錯誤地更新。

　　輸出端接線錯誤常會導致連接開路或短路，有可能會造成系統損壞。（即使沒有發生損壞，問題也往往難以診斷。AD5755具有開路和短路檢測功能，可以即時設置故障標志，提醒技術人員處理相關問題。）此外，當發生短路時，短路保護功能可以限制輸出電流。所有故障都可以通過SPI接口或硬件故障引腳傳達，以便用戶即時采取處理措施。

　　靈活的輸出范圍編程功能

　　為了處理所需的各種電壓和電流，AD5755的各通道都可提供許多可編程范圍，包括：4 mA至20 mA、0 mA至24 mA、0 mA至20 mA、0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V和±12 V。 用戶也可以對各通道的各種范圍的增益和失調進行數字化編 程。這些增益和失調寄存器具有16位分辨率。例如，為了設置0V至10.5V輸出范圍（如圖8所示），首先選擇0V至12V范圍，然后編程設置增益碼，將范圍調整到10.5 V。完成增益調整后，輸出范圍即為0V至10.5V，并具有16位分辨率。失調的編程設置方式與此相似。

圖 8.任意范圍縮放

　　通過4mA至20mA電流環路傳輸附加信息

　　純4mA至20mA電流環路的缺點是只能單向傳輸單個過程變量，這對于現代工業控制系統是個限制。可尋址遠程傳感器高速通道(HART)標準的發展為4mA至20mA通信線路開啟了新的可能。

　　HART提供數字雙向通信機制，兼容4mA至20mA電流環路。 在4mA至20mA模擬電流信號之上疊加一個1mA峰峰值頻移鍵控(FSK)信號。基于BELL 202通信標準，所用的兩個頻率為1200 Hz（邏輯1）和2200 Hz（邏輯0），如圖 9所示。

圖 9. 疊加于不斷增大的環路電流之上的 HART 信號