[参考译文] XTR117：XTR117、4-20mA 电流

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Other Parts Discussed in Thread: XTR117, INA333, XTR111, XTR300, XTR116, DAC8551, ISO7041

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1034568/xtr117-xtr117-4-20ma-current

器件型号：XTR117
主题中讨论的其他器件： INA333、 XTR111、 XTR300、 XTR116、 DAC8551

大家好、

计划读取数字传感器并向外发送4-20mA 信号。

因此、我将使用 DAC 将数字信号转换为模拟信号、并尝试使用 XTR117将其转换为4-20mA 信号。您能帮我确定此电路是否正确吗？

非常感谢

Siavash

3 年多前

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1626620 points

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您好、Siavash、

DAC 电路需要由 XTR117 +5V 稳压器供电、您需要确保整个 DAC+XTR 电路的电流消耗小于4mA。

在使用2线制电流变送器时、需要考虑以下几点：

在 XTR117等两线制电流变送器上、IRET 电位成为整个两线制变送器电路的本地接地端、其中 DAC 必须由 XTR117稳压器供电、并且所有电路都必须以 IRET GND 为基准。
一般而言、两线制电流变送器(XTR+DAC)的总电流消耗必须小于4mA (或小于欠量程电流)。

您可以考虑使用低功耗 DAC、例如由 XTR117稳压器供电的 DAC73xx。您的完整2线制电流变送器电路总电流消耗为4mA 或更低非常重要、否则变送器输出信号将无法达到4mA 时的最小刻度输出。如果您需要超过4mA 的电流为微控制器或数字输出传感器供电、则需要从外部为传感器供电并隔离 DAC 和控制器之间的数字连接。一种可能的解决方案是使用 ISO76xx 等隔离器在 DAC 和微控制器/传感器之间进行隔离、因为 DAC 以 IRET (浮动 GND)为基准。通过这种方式、数字输出传感器可由一个单独的电源/GND 从外部供电。

请观看以下两线制电流 TIPL 教程视频。视频3、重点介绍2线电流变送器：

视频1： 4-20mA 电流环路变送器简介

VIDEO2：电流环路发送器配置

视频3：模拟输入2线4-20mA 变送器

另请查看以下两线制电流变送器常见问题解答、其中详细讨论了这些主题和类似主题：

2线4-20mA 传感器变送器：背景+合规电压

2线4-20mA 传感器变送器：了解2线制变送器 GND

2线4-20mA 传感器变送器：传感器和变送器电流消耗限制(第3部分)

设计输入隔离式2线传感器变送器(第5部分)

如果您有任何疑问、请告诉我。

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

如果数字传感器电流消耗很低、而总电流消耗(数字输出传感器+DAC + XTR117)小于4mA、则也可以通过 XTR117本地稳压器为传感器供电、在这种情况下、可能不需要使用 ISO76XX。

但是、如果传感器消耗高电流、或者需要由外部供电或以不同的接地电位为基准、则需要在传感器数字输出和 DAC 数字接口之间使用隔离器。

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

TI__Guru**** 1626620 points

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您好、Luis、

感谢你的帮助。与此同时、我正在进行研究、为了避免上述问题、我提出了这一计划。在这里、我让 DAC 具有与 MCU 相同的 GND、并在电路中添加差分运算放大器。请参阅以下电路。

这应该解决我的问题。我是对的吗？

再次感谢。

Siavash

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

在某些应用中、大多数双线电流环路发送器用于在工业环境中远距离传输信号。由于环路电源接地未连接到传感器/DAC 本地 GND、因此接地之间的电势差可能很大、并且无法很好地控制、因此、在传感器数字输出和 DAC 输入之间使用数字隔离器将是一种稳健的方法、而不是使用仪表放大器。

由于输入共模范围在 INA333的电源范围内受到限制、因此该电路很可能超出 INA333的输入共模范围、其中 INA333的有效输入范围是 INA333电源的函数、差分输入电压范围、增益和 INA333基准引脚电压。

如果您不想使用隔离、另一种方法是使用3线电流变送器、例如 XTR111或 XTR300、其中所有电路都以相同的环路接地电位为基准、并避免 IRET 悬空接地问题。

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

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您好、Luis、

非常感谢您的帮助。

我一定会考虑使用上面提到的其他芯片。

但是、我们制造了上面我上传的第二个原理图。我要求大家了解一下、在我们的应用中、距离很短(比如30-60cm)。您认为我们将面临这一问题吗？

对于我的下一个硬件版本、您是否建议添加数字隔离器或移至这些 XTR111或 XTR300芯片之一？

非常感谢。

感谢你的帮助。

Siavash

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

由于环路接地和传感器接地未连接、因此我无法判断两个接地端之间的电势差是多少。

即使您将环路 GND 和传感器 GND 连接在一起、使它们处于同一电位、并尝试使用 INA333将 DAC 输出模拟信号转换为 XTR117 IRET 电平、INA333也将超出其有效共模范围。 INA333 (V+)由 XTR117 VREG (以 IRET 为基准)供电并且(V-)被连接至悬空接地 IRET。随着电流环路输出的变化，IRET 将处于 IOUT*RLOAD 之上的电势，其中 RLOAD 是电流发送器输出上以环路 GND 为基准的负载电阻器，IOUT 是4mA 至20mA 的电流发送器输出。这将使 INA333超出共模范围、因为 INA333共模必须完全处于 INA333电源范围内或 XTR117的 VREG 和 IRET 电压范围内。

此博客文章提供了 INA333与 XTR116的示例、但在博客示例案例中、传感器由 XTR116 基准电压供电、并以本地 IRET 为基准、因此 INA333的输入信号也称为 IRET。

2线4-20mA 传感器变送器：了解2线制变送器 GND

此应用最简单的解决方案可能是使用3线电流变送器、例如 XTR111、将传感器、DAC 和环路电源接地连接在一起。 TIPL 视频4讨论3线电流变送器。

视频4：模拟输入3线4-20mA 变送器

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

每个流回 XTR116的"IRET"引脚的电流都必须由"VRE"引脚提供。否则、您会破坏内部反馈环路并发生错误。

另请参阅此主题：

e2e.ti.com/.../xtr116-incorrect-reference-voltage-and-malfunctioning-4-20ma-output-driver

Kai

0 admin 3 年多前

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谢谢 Kai、

您好、Siavash、

如果您有任何疑问、请告知我们、

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

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您好、Luis、

非常感谢。我需要一段时间来挖掘解决方案。

再次感谢大家。

此致

Siavash

0 admin 3 年多前

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Siavash、

一种可能的方法是在控制器和 DAC 之间使用 DAC8551等低功耗 DAC 以及低功耗数字隔离。

例如、您可以使用本2线4-20mA 变送器参考设计中提供的 DAC8551+XTR116电路、并在 MCU 和 DAC8551数字接口(CS、SCLK、MOSI)之间使用超低功耗数字隔离器、例如 ISO7041。

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

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您好、Luis、

我了解 XTR117的操作。我想我必须转到 XTR111。

在采用 XTR111的3线4-20mA 电路中、DAC 必须使用 REGF？

此致

Siavash

0 admin 3 年多前

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非常感谢。

0 admin 3 年多前

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您好、Luis、

如果您能查看我的新电路、我将不胜感激。请记住、主电源来自24V 和3V3 (24V 至3.3V 稳压器)、用于打开 MCU 和 DAC。这次我将使用 XTR111AIDGQT。我没有使用 XTR111稳压器为 DAC 加电、因为我在(XTR111：电路回顾)中看到您对它很满意。此外、我认为由于 XTR 和 DAC 共用主 GND、因此无关紧要。如果您认为不好、我必须在 MCU 和 DAC 之间使用 ISO7041。

再次感谢您的帮助。

Siavash

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

我查看了您具有的1k 欧姆 Rset 电路

Transfer function: Iout = 10 * Vin/Rset
Iout = Vin * 10/1000 = Vin / 100
Vin goes from GND to VDD for this DAC, 0-3.3V
Iout_max = 3.3V/100 = 33mA

这接近建议的最大36mA、但安全地低于该值。

所示的负载为249欧姆(DNP)、这将导致负载电压为8.217V。该器件的合规电压最高可比电源电压低约2V、不包括 FET 的 VDS。假设总电压为21.5V、这可以根据需要支持高达635欧姆的负载(650欧不包括来自 R36的15欧姆)。

只要3.3V 电源以与 XTR111相同的 AGND 为基准、就不需要在该电路中进行隔离。

C48应为470nF、而不是10nF。 C43应为100nF 或更高。

您可能会考虑添加一些其他保护电路。您可以添加数据表第13-14页中讨论的外部限流器、在这种情况下、该线程可能会有所帮助。您可能还需要 TVS 来保护您的 IO+/Vout 输出节点、请参阅 XTR111 EVM 用户指南(第6页上的原理图)了解示例。

谢谢、

Jon

0 admin 3 年多前

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你好、Jon、

非常感谢您查看我的原理图。

关于您的评论：

我的计划是将 SW 下的 DAC 输出限制为最大2V。

2.您是否认为249欧姆是低电阻、电流为20mA、以将电压读作输出？

3.感谢对隔离的评论。

4.确定 C48和 C43的值需要更改。我要做的。

我将添加 TVS 二极管。好的地方。

感谢您的评论。

非常感谢

Siavash

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

要回答您的问题：

-将 DAC 输出电压限制为2V 将非常有效、其中 XTR111将提供@20mA 的输出电流

-从 XTR111电流变送器的角度来看、249Ω Ω 的负载电阻器将很好地工作。在原理图中、XTR111由24V 回路电源供电、因此 XTR111具有足够的余量来支持该电阻器值。通常、您将根据电流环路接收器输入电压需求调整负载电阻器。

如果您需要任何东西、请告诉我们、

谢谢、此致、

Luis

0 admin 3 年多前

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您好、Siavash、

下图显示了3线变送器的电流环路、其中负载电阻器位于接收器上。 XTR111要求的最小合规范围受 (+VVSP–2V)+VSD 的限制、用于器件和外部晶体管的线性运行。在这种情况下、由于 XTR111由+24V 回路电源供电、并且负载上的电压大约为 Rload*Imax =~+5V、因此 XTR111和外部晶体管具有足够的余量/合规性而不会出现任何问题。 TIPL 电流环路变送器视频系列的视频3介绍了合规电压(在这种情况下不是问题)。

视频4：模拟输入3线4-20mA 变送器

谢谢、此致、

Luis

放大器（参考译文帖）

放大器（参考译文帖）(Read Only)

[参考译文] XTR117：XTR117、4-20mA 电流