如何使用LDC跑道电感设计器

2017-1-13

在我之前的文章中，我介绍了LDC计算器工具，您可以点击此处下载。该工具可用于计算电感传感应用的一系列有用参数。

LDC设备通过电感器感应导电对象的运动。在TI，我们常通过在印刷电路板(PCB)上布置螺旋迹线形成感应电感器。WEBENCH® Coil Designer是款非常有用的在线工具，能够帮助您设计传感器电感器，并生成布局。

跑道电感器设计工具是LDC工具电子表格中的又一有用设计器。虽然跑道电感器只能计算传感器参数，而无法生成布局，但其操作很快。只需在LDC计算器工具的“内容”选项卡上单击“跑道电感设计器”，或单击“跑道_电感_设计器”选项卡，如图1所示。您就会看到如图2所示的选项卡界面。

图1：访问跑道电感设计器

图2：跑道线圈设计器工具

LDC计算器工具的精确度非常高，一般物理传感器的精度在计算结果上下浮动10%范围内。然而，对于跑道形传感器，由于长短侧比值大于4，所以这一精度可能会下降。

设计传感器的第一步是确定PCB制造限值，表1所示即为来自某一PCB制造商的限值范例。

表1：传感器构建参数

你需要了解一些系统限值——传感器最大尺寸可以是多少、对象离传感器距离可以有多近。在表2中，我汇总了某一例的数值。

表2：传感器参数

本例中，我将使用LDC1612，并遵照表1和表2所列限值。图3所示为跑道线圈设计器的计算区域。我在每个参数的左侧都标上了序号，这样，在我进行下面的设置时，您可以知道所对应的参数。

图3：参数输入顺序

接下来，根据以下步骤计算基本传感器设计：

选择合适的LDC设备——LDC1612/4（LDC1612及LDC1614有着相同的传感器驱动限值。
将迹线间隔和迹线宽度设置为制造商所规定的最小值——0.125 mm（5密尔）。
将层间间隔设置为32密尔。
使用可用的最厚铜——1oz-CU，以实现更好的性能。
设置层数——通常为两层或四层。由于PCB为两层，所以将层数设置为“2”。
输入电感器外径——9mm为本例的最大值。
对于圆形传感器，将比率设置为1.0。若数值大于1，则是跑道形状。相比圆形传感器，跑道形状的电感值更高，而Q系数更低。对于例如金属触摸式按钮等诸多应用而言，相比圆形传感器，跑道形状能够更好地适配可用区域，且能够实现更小的按钮尺寸。
设置圈数。如果您设置的圈数超过16圈，将低于表1所规定的0.825mm最小内径。如果你将圈数设置为13，线圈填充率则接近最佳值~0.3（虽然金属触摸式应用在更低数值下表现更好，但0.3线圈填充率是大多数应用的最佳值）。
通过设置对象距离，计算对象对传感器的影响。将对象距离设置为1.80mm，该距离为传感器和金属表面间的距离。
调整传感器电容，以使f_RES’、R_P’及Q’位于LDC1614的设计空间内。如果有参数超过设计空间，计算器工具将在相应参数区域显示红色标签提示，如图4所示。

图4：计算器工具所生成的错误提示范例

输入数字后，您可能需要调整圈数或传感器电容。尝试多种设置后，我最后得到了表3所列数值。我选择130 pF作为传感器电容值，以便可以安全地使用10%容差。

表3：得到的参数

当对象关闭时，传感器的电参数会发生变化。所以，您需要确认出现这一情况时，传感器是否仍处于有效工作范围内。在最近目标距离为1.8 mm的条件下，我的传感器的电性规格如表4所示，处于LDC1614的工作范围内。

表4：对象作用下的传感器参数

LDC工具电子表格还有很多用途。在我的下一篇文章中，我将介绍LDC0851计算器选项。

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其他信息

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WEBENCH 设计