四通道16位DAC節(jié)省多通道PLC的空間、成本和功耗

　　在圖3所示的系統(tǒng)中，一個通道配置為4mA至20mA通信(本例中為從DAC驅(qū)動一個執(zhí)行器負(fù)載)。執(zhí)行器的端接電阻決定環(huán)路所需的最大電源電壓。例如，100電阻至少需要2 V電壓才能提供20 mA電流。如今的系統(tǒng)必須能夠驅(qū)動最高達(dá)(有時甚至超過)1k的負(fù)載，這是很常見的要求。對于這一負(fù)載阻抗和20 mA的滿量程電流，電源需要提供至少20 V電壓。所產(chǎn)生的功率為：

　　P = V × I = 20 V × 0.02 A = 0.4 W.

　　如果負(fù)載阻抗變?yōu)?00 ，使用同一電源(有效條件)時，即使只需要 0.04 W功率，功耗仍將為0.4 W。這種情況下，系統(tǒng)的效率損失為90%，360mW功率遭到浪費(fèi)。

　　對于一個8通道模塊，20V電源下的總功耗將為3.2 W，其中多達(dá)2.88 W的功率遭到浪費(fèi)(如果所有負(fù)載均為100 )。這種情況下，自熱效應(yīng)和功耗預(yù)算的提高開始演變成問題。模塊內(nèi)的溫度升高可能導(dǎo)致系統(tǒng)誤差增大，各個器件的漂移特性需要納入系統(tǒng)整體的誤差預(yù)算中加以考慮。

　　設(shè)計(jì)人員會考慮各種辦法來解決這些問題

　　• 增大模塊尺寸以支持更多功耗，但成本會增加，因而 這種解決方案的競爭力不強(qiáng)。

　　• 使用散熱和/或風(fēng)扇控制，這是一種昂貴的解決方案，同時會增大空間。

　　• 減小最大負(fù)載阻抗，以便限制電路的整體功耗，在一些應(yīng)用中，這會限制性能，導(dǎo)致系統(tǒng)的市場競爭力下降。

　　無論如何，在更小的空間中提供更多的通道這一趨勢會給許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來散熱和功耗方面的困擾。一種有助于解決此問題的方法是從5V電源入手。監(jiān)控輸出負(fù)載電壓，然后根據(jù)需要有效升壓并調(diào)節(jié)輸出電壓。圖4顯示5V電源和一款高效率DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器利用反饋控制提供適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?，使片?nèi)功耗最小。