[参考译文] XTR117：XTR117设计检查请求

您好、Davide、

您可能会发现此主题很有趣：

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/770353/xtr116-incorrect-reference-voltage-and-malfunctioning-4-20ma-output-driver

Kai

谢谢您、在编写本设计之前、我已经看过该帖子、确实有一些相似之处。

您好、Davide、

不确定输出组件和接线图是否正确、在构建之前、我请您进行仔细检查。

根据问题选择的元件与 MMKROE-1296 EVM 相同、这些元件应该可以正常工作。  

此外、如果可能、您能给我一个有关功率级的提示吗？

我将简要介绍 XTR116/XTR117 4-20mA 变送器周围的功率级。 请阅读 Kai 建议的链接、您可以 详细检查电源连接。 不清楚 XTR117是如何通过原理图供电和引用的。  

以下是基于 EVM 的一些亮点。  

A. 绿色框表示 EVM 输入 Vloop 的位置、以 GND 为基准。  

B. VCC_ISO 是来自 Vloop 电源的 V+ INupt 信号、以红色椭圆形显示。

C. GND_ISO 为 XTR117的 IRET 或引脚3、这是一个悬空接地、呈绿色 椭圆形显示

D. VREF 和 VREG 或 PIN8为浮动5Vdc、由 XTR117调节(用深蓝色椭圆形显示)；其浮动基准为 IRET 或引脚3。 供参考、VREG 仅能提供大约@5Vdc 的电压、而 IRET 引脚的电流范围为3.5mA。  

MORSUN 2W 直流/直流模块可用于该项目、但我需要查看您的整体方框图才能对其进行评论。 您的原理图似乎偏离了 EVM 的接线连接、我需要知道原因。  

随附的是 V-I、4-20mA 变送器链路、以防您有兴趣。  

 https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/945188/faq-designing-with-4-20ma-current-loop-transmitters-xtrs-faq-links

最棒的

Raymond

谢谢！
我知道、我的原理图不是很清楚。

但我可以向您确认、它类似于 我的参考设计 MMKROE-1296 EVM。

A. EVM 输入位于 AOUTC1-1和 AOUTC2-1 、在整流器之后、就像您发布的图像一样

B. V+连接到原理图底部直流/直流供电的+24V

C. IRET 连接到底部直流/直流的 GND

D. 未连接 VREG。 我使用 REF195为我的 DAC (AD5663)、隔离器(ADUM1401)、XTR117的 Vref 和电压输出的+-10V 级基准(OPA2188)提供5V 基准电压

此外、还有关于接地的信息。  连接了+24V 直流/直流转换器和+-12V 直流/直流转换器与+5V 基准之间的 GND。
这个接地点可被接地、这是因为由电压输出驱动的器件有可能接地。

我有几个新问题：

1) 1)  如果 IRET 的 GND 点未接地、可能会出现问题？

2) 2) 我已将 Rin 添加到我的设计中。 20k 是否适合我的0至5V 输出 AD5663？

谢谢！

您好、Davide、

不得将两个 XTR117的"IRET"引脚连接在一起。 "IRET"根据输入信号浮动并改变其电位。 由于这个"IRET"一定不能被用作接地引脚：

e2e.ti.com/.../davide_5F00_xtr117.TSC

顺便说一下、"IRET"不仅是浮动的、而且整个输入信号"Vin"和驱动"Vin"的整个输入电路也是如此。

如果您的两个 XTR117都看到不同的输入电压、那么单独的"IRET"将具有不同的电位。 将它们短接在一起时、XTR117将不再工作：

e2e.ti.com/.../davide_5F00_xtr117_5F00_1.TSC

在上面的仿真中、左侧 XTR117的输入信号为4V、而右侧 XTR117的输入信号介于0.8V 至4V 之间。

看看"IRET"和"Iret2"的电势如何相互移动。 您必须允许它们彼此自由浮动。

Kai  

获取、
我还看一下这里： https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/840887/xtr117-two-xtr117-with-acceptable-error
唯一的方法是隔离我的 IREF。 我必须考虑、我的设计是否可以更简单地将运算放大器用作电流源。

您好、Davide、

您是否考虑过使用 XTR111？

Kai

还没有！
感谢您的建议、我将尝试一下。

我在下面找到了实施方案、这是一个连接到我的电力线的好设计吗？

您好、Davide、  

感谢 Kai 的模拟和建议！

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

您好、Davide、

EVM 用户指南显示了一个合适的电路：

e2e.ti.com/.../sbou048c.pdf

还有另一个问题：像您的 MORNSUN 这样的直流/直流开关在输入和输出端产生极高的纹波噪声、这可能会完全破坏模拟电路的性能。 数据表中提到了200mVpp 高达20MHz 的输出纹波。 这很重要。 因此、我强烈建议在输入和输出端使用 π 型滤波器。 在此已经讨论了 π 型滤波器：

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/669266/lm3940-pcb-layout-and-capacitor-selection

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/687264/tps7a83a-maximam-capacitance

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/707560/ina126-ina126-output-unstable-at-gain-368

https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/716707/drv135-high-frequency-11-4-khz-noise-issue

Kai

您好、Davide、  

Kai 为您提供了其他设计参考和建议。  

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

谢谢大家、

与使用运算放大器相比、我将在 XTR111方向进一步了解。

关于 MORSUN、非常感谢！
我将使用24V 到+-15V 并添加一个+-12V 稳压器、这应该会衰减输出纹波。

想知道用于电流输出环路的24V 电压是否会产生纹波、或者也应将其清除。

您好、Davide、  

我不知道直流/直流转换器在特定负载下在频率范围内的表现如何(噪声纹波的带宽相当宽、高达20MHz)。 如果在给定负载下不可接受、请使用 LC 滤波器来降低噪声纹波。  

或者、您也可以使用类似的电路来降低输入纹波电压、如下所示。 如果负载电流较高、您可以使用功率 NPN 晶体管或功率达林顿 NPN 来替代2N2222A。 也可以在直流/直流转换器之后使用另一个低噪声 LDO。 我会先尝试制造商建议的方法。  

注意：替代方法可行、但您将消耗额外的功率、以交换 XTR111的较低纹波电压电源。  

e2e.ti.com/.../Reduce-Ripple-Noise-07112022.TSC

想知道用于电流输出环路的24V 电压是否会产生纹波、或者也应将其清除。

在10Hz 频率下、XTR111的 PSRR 大约为120dB。 如果您能够滤除高于1kHz 范围的输入纹波电压噪声、则应用应具有良好的 V 至 I 4-20mA 电流环路转换、而电流纹波不应成为问题。  

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

一切都很清楚！ 谢谢！

现在、我正在为另一个电路板设计一个嵌入式软件、一旦我回到该电路板、我将告诉您进度。

您好、Davide、

我建议您在任何情况下在直流/直流开关的输入和输出端使用 π 型滤波器。 这不仅是因为许多 LDO 在较高的频率下具有非常有限的纹波抑制能力、而且还可以防止开关噪声传播到整个电路上、并通过 EMI 污染您的应用。 如果涉及任何布线、即使电缆上剩余的开关纹波最小、也会导致您的应用程序无法通过 CE 测试。

因此、通过直接在所有直流/直流开关的输入和输出端安装 π 型滤波器、可以从零开始消除开关噪声。 "直接"意味着滤波器电容器的接地端子和开关的接地端子应具有尽可能短的距离。

如果您有隔离式开关、请在最靠近开关输入和输出接地端的位置安装一个 Y 形电容器。 每毫米都很重要！ 由于开关谐波处的最低阻抗非常重要、因此我始终并联安装两个甚至三个相同的 Y 电容器。 如果应用中不需要隔离、我通过低阻抗接地连接来连接两个接地端。 这样、您在进行 CE 测试时会有一种更好的感觉

在当今世界、直流/直流开关必须始终具有最先进的滤波功能、方法是在输入和输出端使用优化的 π 型滤波器、并在隔离接地端之间使用优化的 Y 型电容器。

Kai

感谢您的反馈。
我在 24到+-15V 直流/直流之后添加了+-12V 稳压器。

此外、我还在主输入上添加了一个 π 型滤波器、47uF + 6.8uH + 10uF。
我将在试验电路板上构建它并检查纹波。

+3V3用于微控制器

电压输出为+-12V
+5V REF 是 DAC 的基准电压

+24V 用于电流输出(我也在处理该输出)

该板的目的是从和编码器读取值、并将其转换为与主微控制器(STM32)中设置相关的电压或电流。

我希望主输入上只有一个 π 型滤波器就足够了。
我更像是一个软件人、而不是一个电子公司。 那么、如果您有问题、请原谅我。 我的回复也很晚了、因为我还有其他项目正在进行中。

您好、Davide、

您的问题一点也不会被抛在泥后

即使您不想在这里使用、根据我的经验、我也只能建议在每个开关的输入和输出端直接使用 π 型滤波器。 这一点取决于您的应用：如果您必须通过这些令人厌烦的 CE 测试、我不会省略这些 π 型滤波器中的任何一个。 尤其是涉及任何布线时。

铝电解电容器是 π 型滤波器的理想选择。 这些电容器的 ESR 可以非常有效地帮助防止 LC 滤波器的振铃。 只需使用具有标准 ESR 的电容器。 低 ESR 类型不太适合。

Kai

谢谢！ 今天我要休假、我将在这里发布任何进一步的更新。

玩得开心

没问题、我不能只点击1个回复"这解决了我的问题"、原因是有多个回复解决了我的问题。
谢谢！

您好！

我将 TIDA-01536板的设计作为参考。

我不n´t 稳压5V 输出、因此我不会连接引脚 REGF、REGS 的输出。 来自我的电源级的 SET 引脚的5V_REF。 从我的电源级+24V。 5V_REF 和24V 之间共用 GND。

至于电路保护和输出、我想知道以下组件是否是一个很好的替代原因、我无法找到与参考原理图中建议的相同的器件：

A-Q2： NTR5105PT1G、p 通道60V、 211mA。 这是否足以实现40mA 输出？
B- D2A：Semiware SESR70

Kai klaas69

今天、我已经根据您的建议以及有关 A_S-2WR2和  B_S-2WR2系列的 mornsun 数据表中建议的值来查看电源。

删除了 π 型滤波器主滤波器、为每个直流/直流转换器添加了滤波器。 我不使用 Y 电容滤波器。

我在这个电源级上的问题是：

1 -我要使用哪种类型的电感器？ 我可以像 CMP321609XD6R8MT 那样使用500mA 的铁氧体类型 SMD 电感器吗？ 或者、我是否必须使用额定电流为 YNR3012 750mA 的功率电感器？ 我认为低于400mA 的电流可以满足这一要求。 右？

2 -想知道是否需要双稳压器+-12、或者我可以直接从直流直流稳压器转到运算放大器电压调节器、您可以在第一个帖子中找到它

注意：对不起、随附的原理图很粗鲁、软件资源减少了、我休假了。

再次感谢。

您好、Davide、

1 -我要使用哪种类型的电感器？

由于 REG117-3在1kHz 时具有高达60+dB 的合理纹波抑制、因此设计10kHz 或更低频率的 LC 截止频率(直流/直流转换器的开关频率约为100kHz)将是有效的。  

对于24VDC 直流/直流稳压器、您可以尝试以下方法。 您需要计算电感器中的饱和电流是多少。 假设您使用的是如上所示的68uH 电感器。  

BTW 时、您需要在直流/直流稳压器的输出端使用低 ESR 陶瓷电容器、以降低纹波输出电压。  

e2e.ti.com/.../E2E-Pi-Filter-07182022.TSC

2 -想知道是否需要双稳压器+-12、或者我可以直接从直流直流稳压器转到运算放大器电压调节器、您可以在第一个帖子中找到它

我不知道这些直流/直流转换器实际上有多大噪声。 如果要进一步降低 ±12Vdc 电源轨的噪声、可能需要在±12Vdc 直流/直流转换器的输出端使用共模滤波器。 该技术与仿真类似、为了降低 Q 效应、可能需要对输出进行抑制。  

如果您有其他问题、请告诉我。  

最棒的

Raymond

谢谢 Raymond。
我现在得到了1)的点、即纹波抑制的关系。
关于电感器类型、对于这种应用、我可以使用多层芯片电感器、还是最好 使用屏蔽式功率电感器？

您好、Davide、  

用于电感器的无源组件6.8uH 20% 500mA 1206 CMP321609XD6R8MT

您能否向我发送多层芯片电感器的数据表？  

我不知道每个直流/直流转换器在实际电路中工作的电流大小。 假设24V 直流电源轨的标称电流约为100mA、为了避免磁芯饱和、电感器的饱和电流必须大于该直流工作电流。 此外、π 型滤波器的目的是降低直流/直流转换器 LC 滤波器的截止频率、从而衰减更高频率的噪声。  此应用针对10kHz 范围附近的 LC 谐振频率、其中 f = 1/(2*pi*sqrt (LC)是等式。 如果使用小 L、则需要大 C 来生成所需的 LPF。  

最好 使用屏蔽式功率电感器？

我猜直流/直流转换器产生的电气和磁干扰水平要高于 π 型滤波器。 与使用屏蔽式功率电感器相比、我更关心直流/直流转换器的传导发射。  

您使用三个直流/直流转换器根据设计从24V 直流源生成24V 直流、+/-12V 直流、5V 直流和3.3VDC。 您能告诉我用途吗？ 我会投资更高质量的单个 DC/DC 转换器、例如24VDC ->+/-12VDC、然后使用线性 LDO 和高效开关转换器转换+12VDC -> 5.0V 和3.3VDC 的其余电压轨。  如果应用所需的电流较低、我将使用线性 LDO 从12V 直流生成5VDC 和3.3VDC 板载电流。 我需要详细了解您的应用。  

最好。

Raymond

谢谢。

我只能用中文找到 ：https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1912111437_FH-Guangdong-Fenghua-Advanced-Tech-CMP321609XD6R8MT_C395031.pdf

我正在构建一个用于转换编码器输出的电路板。 2个编码器、每个编码器的输出都是 HIS。

输出为可 通过跳线选择的数字 SPI (我的板是从器件)和电压(+-10V)或电流(4.20mA)。

输入通过光耦合器进行隔离。

输出必须 隔离。

因此、+3.3V 线路是微控制器线路、需要与输出和输入隔离。

输出线路为电压+-10V 和电流(4.20mA)。 它们需要隔离。 2个通道的输出可以具有公共接地。 +-10V 线路使用+-12V 电源供电的运算放大器使 DAC 的5V 输出居中。 对于2电流输出、我想使用2条 XTR111和+24线路。 +24和+-12V 具有公共接地。

在第一页、您可以找到原理图(请勿考虑 XTR117)。

实际电路板工作、但电力线不同。 它具有+-12V 和+12V 线路。 我只想制作一条线路(+24V)、并从该线路获取所有输出。

为2个编码器实现了两个输入和输出通道。

您好、Davide、  

感谢您提供数据表。  

看起来不同的2520或3216类型是不同的磁性材料、多层芯片电感器中有掺杂剂。 我认为 Ir 是指最大额定电流。 我正在寻找饱和电流、在饱和电流中、磁场不再随电流的增加成比例地增加(我在 pdf 文件中看不到)。  

我将在公司的网站上搜索、看看我是否能够找到有关多层芯片电感器的其他表格、图形。  请告诉我 、您在每条电力线上运行的标称电流是多少。 这将有助于选择电感器类型。  

 我只想制作一条线路(+24V)、并从该线路获取所有输出。

这将为您提供 PWR_GND = GND 和 COM、其中 COM = GND1是您的隔离接地。 这是您的想法吗？  

请参阅转换器直流/直流设计注意事项的以下部分。  

https://www.mornsun-power.com/public/uploads/enfiles/mornsun_fixed_input_voltage_dc-dc_converter_application_guide_2021.pdf

最棒的

Raymond

谢谢 Raymond、
对于我的电路板、GND 必须与 COM 接地隔离、而微控制器接地 itś 更好的方法是隔离、这会导致 PC 还有一个 UART 输出(来自3.3稳压器的输出)。

至于电感器、我将使用功率电感器、认为它比这些多层芯片更好。

3.3V 线路电流(微控制器+光耦合器输出+ CP2102 + LED) 将 类似于 100mA

-12V 线路和+ 5V_REG (隔离器+ DAC +运算放大器)、我认为20mA

我希望 将 PWR_GND 与 所有其他接地端隔离、从而与 COM = GND1隔离。

也许我可以使用升压转换器12V 至24V、最小电流为100mA (用于两个电流输出)节省24至24直流直流转换器的成本。 必须考虑这一点。

我将在获取要测试的组件后立即测量纹波。

在数据表中、他们使用更简单的方法、纹波将减少、但对于我的电路板、这可能已经足够了。

我将使用此处建议的滤波器： https://www.mornsun-power.com/html/pdf/B0505S-2WR2.html

关于我 的 TIDA-01536问题(我3天前的答复)、您认为 A 和 B 组件是否合适？

谢谢！

您好、Davide、

至于电感器、我将使用功率电感器、认为它比这些多层芯片更好。

功率电感器是我从 Get Go 建议的。 如果是用于开关应用中的低电流和低功耗、您可以使用多层芯片电感器、但我看不到数据表中的完整规格。 在电源开关应用中、电感器的内核将在每个周期中获得磁复位。 由于您将电感器用于直流纹波 LP 滤波器(具有直流电流分量+交流纹波峰值电流)、因此您需要考虑电感器的饱和电流和直流/直流转换器的纹波电压。 在 任何运行条件和温度下、根据应用选择的电感器不得在磁芯饱和条件下运行。  

3.3V 线路电流(微控制器+光耦合器输出+ CP2102 + LED) 将 类似于 100mA

LC 滤波器的标称电流为100mAdc、例如50mV 纹波、高达100kHz、因此我将选择饱和电流额定值介于0.2Adc 至0.3Adc 之间的电感器(低 ESL)、例如0.25Adc。 通常、我会提供2倍到3倍的电流裕度、以便电感器不会在温度范围内进入磁芯饱和状态。  

前面已经布置了 LC 谐振频率公式。 假设您使用的是22uH、Isat = 250mA 电感器、LC 截止频率为5kHz、则计算得出的电容需要为47uH、低 ESR、陶瓷电容器。 您可能需要抑制 LC 滤波器以降低滤波器的 Q、请参阅我之前发布的仿真。  

从上面的电感器选择指南行中、您也可以选择其他电感器。 请遵循制造商的应用手册供参考。 您提到您将测试噪声、纹波和其他直流参数、然后组装 PCB 后、您可以改进设计。   

当您确定直流/直流转换器的噪声和纹波电压的特征时、请使用短接地尖端+探针、这样您就不必拾取 不必要的开关 噪声。 如果您想在设计应用中实现低噪声、请绕过直流/直流转换器的屏蔽。   

A-Q2： NTR5105PT1G、p 通道60V、 211mA。 这是否足以实现40mA 输出？

我可以稍微提高 Q1的水平。 我担心的是功率耗散。 假设24Vdc * 20mA = 0.48W ( SOT23封装的功率有点高)、 高于  NTR5105PT1G 可以处理的功率。 以下是推荐的 BOM、可在  TIDA-01536 链接中找到。  

B- D2A：Semiware SESR70

没关系。  

如果您有其他问题、请告诉我。  

最棒的

Raymond

谢谢！ 现在全部清除。
我将在构建原型后立即在这里发布更新。