【E問E答】232接口器件的有功功耗為什么沒出現(xiàn)在產(chǎn)品說明書中？

　　系統(tǒng)設(shè)計人員經(jīng)常會找不到典型產(chǎn)品說明書中提及的有功功耗。不少RS-232接口器件產(chǎn)品說明書僅規(guī)定了空載和關(guān)機設(shè)置下的電源電流。然而，當(dāng)連接到遠(yuǎn)程RS-232器件時，RS-232器件只適用于通信。數(shù)據(jù)線的電容和遠(yuǎn)程接收器的電阻可增加本地RS-232器件的負(fù)載，從而增加功耗。雖然大多數(shù)新型RS-232器件會至少有一項有功電流或功率技術(shù)規(guī)格，但不少RS-232器件卻沒有這樣的技術(shù)規(guī)格。

　　有功功耗是負(fù)載所消耗的功率與器件中所損失的功率之和。第一步是為接收器電阻器和線纜電容計算負(fù)載功率。表達(dá)式1是遠(yuǎn)程接收器電阻器功率公式，表示為通道數(shù)乘以驅(qū)動器電壓的平方，再除以接收器電阻。

　　N × V2/R (1)

　　表達(dá)式2是數(shù)據(jù)線的功耗，表示為驅(qū)動器峰峰值電壓的平方乘以頻率和電容。本地RS-232驅(qū)動器的數(shù)量對此沒有影響，因為每次只接通一個驅(qū)動器。

　　F × C ×(2 × V)2 (2)

　　持續(xù)接通的RS-232數(shù)據(jù)流的最高頻率是波特率的一半。任意數(shù)據(jù)流的頻率是波特率的30%。

　　總負(fù)載功率是電阻性功率(表達(dá)式1)與電容性功率(表達(dá)式2)之和。

　　P = N × V2/R + F × C ×(2 × V)2

　　對沒有電容器充電泵或電感型充電泵的器件而言，負(fù)載所需的電源電流與負(fù)載電流是相同的。電源和輸出電流直接成正比，這一點與線性穩(wěn)壓器相似。

　　因此，您需要把負(fù)載功率轉(zhuǎn)換為負(fù)載電流。負(fù)載電流等于負(fù)載功率除以驅(qū)動器電壓。

　　I =(N × V2/R + F × C×(2×V)2)/ V

　　這可簡化成方程式3(表示有功負(fù)載電流)。

　　I = N × V/R + 4 × F × C × V (3)

　　使用有功負(fù)載電流(它與電源電流相同)來計算由負(fù)載產(chǎn)生的電源功率。加上空載功率，可得出總系統(tǒng)器件功率。

　　下面是兩個示例，說明了如何計算有功電源功率。

　　示例1

　　GD75232收發(fā)器擁有三個驅(qū)動器和五個接收器。VDD = 9V，VSS = -9V且VCC = 5V。最大電源電流分別為15mA、15mA和30mA。最大空載功率為9V × 15mA + -9V × -15mA + 5V × 30mA = 420mW。這是靜態(tài)(空載)功率。

　　數(shù)據(jù)流是120k波特的交替位模式，線纜電容為2500pF，遠(yuǎn)程接收器的電阻為3千歐(kΩ)。RS-232驅(qū)動器電壓為7.5V。

　　將示例參數(shù)代入方程式3，計算出負(fù)載電流。

　　I = 3個通道 ×7.5V/3000kΩ+ 4 × 120kbps/2 × 2500pF × 7.5V = 12mA

　　由于該電流來自VDD或VSS，所以支持該負(fù)載所需的電源功率為9V × 12mA = 108mW。

　　總功率等于空載(靜態(tài))功率(420mW)加上有功功率(108mW)—— 計算出的總功率值為528mW。

　　示例2

　　TRS3232E多通道RS-232線路驅(qū)動器/接收器擁有兩個驅(qū)動器和兩個接收器。VCC = 5V。空載ICC最大值為1mA。

　　該器件擁有一個電容器充電泵，通過消耗電流既可提升電壓也可使電壓反相。如果產(chǎn)品說明書中有兩個額定負(fù)載值，那么您就可以計算出該充電泵的效率，但產(chǎn)品說明書中沒有這樣的技術(shù)規(guī)格。在這種情況下，您必須根據(jù)經(jīng)驗來測量有功電流。功耗會隨數(shù)據(jù)流的頻率和線纜電容以及接收器輸入電阻而變化。請看下面的示例：

　　圖1：TRS3232E的功耗與頻率(每通道電阻為3kΩ)

　　之前基于TTL的RS-232器件無有功電流技術(shù)規(guī)格 —— 這沒多大關(guān)系，因為在三電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有功功率的計算很容易。后來單電源充電泵RS-232器件延續(xù)了“產(chǎn)品說明書上無有功功率技術(shù)規(guī)格”的思路，但這種想法有誤，原因是您無法僅根據(jù)產(chǎn)品說明書來計算功率。