具有保护功能、适用于过程控制模拟输出的精密、稳健解决方案_技术交流_资讯

　　工业过程需要对执行器进行精准而稳健的控制，以便管理流量、温度和压力等过程参数。精密模拟输出模块，即所谓可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)，可产生用于控制此类执行器的电压或电流输出。这些模块需要在恶劣的工业环境中提供稳定、可靠、精确的输出。

　　ADI公司的单通道16位I/V输出DACAD5423和过压保护SPST开关ADG5401F的组合，符合此类控制需求，能够满足模拟输出模块的要求。

　　精密

　　精密是AD5423的一个主要特性。在电压输出模式下，25°C时的TUE低至±0.01%(整个温度范围为±0.05%)，典型输出漂移为0.35 ppm FSR/°C。在电流输出模式下，25°C时的TUE也是±0.01%，典型输出漂移为2 ppm FSR/°C。所有输出模式下的差分非线性(DNL)为±1 LSB，保证单调性。

　　精密开关ADG5401F的导通电阻(RON)为6Ω，集成了辅助反馈通道，用于将通道IOUT/VOUT连接至AD5423的+VSENSE输入，这样就消除了任何与ADG5401F导通电阻变化相关的误差。ADG5401F在整个温度范围内的最大导通漏电流为40 nA。对于16位4 mA至20 mA电流输出DAC，此漏电流不足1 LSB，输出信号链的精度不受影响，动态范围可最大化。

　　稳健

　　ADG5401F过压保护SPST开关用在AD5423 DAC的模拟输出上，在通电和无电状态下均能提供过压保护。ADG5401F的源极(S)和源反馈(SFB)引脚可承受最高±60 V的过压。

　　这将保护精密模拟输出节点不会因为系统掉电、接线错误、电源时序等问题而损坏。图1详细显示了模拟输出模块中应如何连接AD5423和ADG5401F。

图1.AD5423和ADG5401F配置

　　ADG5401F电源设置过压故障阈值，如果源极引脚(S或SFB)上的电压超过ADG5401F电源电压，则认为发生故障，主开关通道和辅助反馈通道将自动断开。

　　当开关通道在故障期间断开时，任何大的故障电流都会被禁止流回DAC输出和系统电源。在过压事件期间没有大的故障电流流动，因此系统功耗不再受故障功耗约束，系统电源所需的设计工作量得以减少。ADG5401F允许系统移除输出信号路径中的限流电阻，该电阻在某些应用中可能引起负载裕量问题。

　　ADG5401F集成一个防开环开关。如果VOUT/IOUT节点遭受过压信号，ADG5401F将启动过压保护模式，主通道和辅助反馈通道开关均会断开。与此同时，内部防开环开关(D和DFB之间的内部连接)将闭合。该防开环开关使DAC输出反馈环路保持完整，并防止DAC将输出钳位到电源轨。

　　为实现高压瞬变保护，例如IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4电快速瞬变脉冲群(EFT)和IEC 61000-4-5浪涌，应使用分立电阻和瞬变电压抑制(TVS)器件实施类似图2所示的电路。将电阻放在系统的反馈环路内，使电阻不会给系统输出增加任何误差。

图2.ADG5401F电路图

　　表1.高压瞬变保护

　　诊断

　　AD5423内置一个12位内部诊断ADC，可以提供关于用户可选输入(例如电源、地、内部裸片温度和基准电压源)的诊断信息。

　　片内诊断寄存器包含用于指示各种故障情况的标志，以及因为任何故障而触发的FAULT引脚。电压输出模式下会监视短路检测，电流输出模式下会监视开路检测。AD5423还提供循环冗余校验(CRC)，可对接收到的数据进行校验;如果当前数据包看起来不正确，则触发FAULT引脚。它还提供温度监控功能，如果芯片温度超过设定的限值，就会记录故障。