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[参考译文] LDC0851：无法使线圈在 LDC0851上正常工作

admin
Guru**** 1649300 points
Other Parts Discussed in Thread: LDC0851
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/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1240741/ldc0851-trouble-getting-coil-working-on-ldc0851

器件型号：LDC0851

尊敬的 TI：

我正在使用 LDC0851、并已规格了几个线圈、我想尝试使用这些线圈来测试感应距离。 我有一个直径为60mm、40mm 和30mm 的线圈、 每个线圈具有8圈- 0.15mm / 0.15mm 的轨道宽度/间距。  µH 线圈 µH 器、它们的电感应 µH 分别为9.447 μ H、5.523 μ H 和3.711 μ H。 在此计算中、我将 LC 传感器电容保留为1000pF、因为我不确定如何确定。 我将这些线圈在4层板上制造、每层有1盎司(包括内层)。

我从40mm 线圈开始、根据图 30、此处根据 ADJ 规范1挑选 R2、Csensor 按照等式8确定为75pF (Cboard 估计为5pF)。 我使用设置为3V 的 PSU 为其供电、并在示波器上监控输出引脚。 需要注意的是、所有电容(电源去耦和 Csensor)都是直接装配在分线板上的 IC 附近。

然而、当带着多个不同尺寸的金属物体(另一个线圈、一个箱形切割器、探头测试引线、一个备用 PSU)接近传感器时、我没有从输出引脚获得任何信号：即、它保持高电平。

当我在示波器引线上建立一个环路并使其接近(几乎接触到)线圈时、我确实会看到大约30MHz、200mV 峰峰值的波形、当我中断 EN 引脚时、IC 几乎不消耗功率并停止波形、 总而言之、我相信 IC 能够正常工作。 我在无源组件选择中是否有任何错误、或者我的设置是否不合适？ 期待收到有关这方面的任何反馈。

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    TAL,

    您能否提供一些有关三个输入引脚的示波器截图、电路原理图以及您用于计算的电子表格工具？

    此致、
    约翰

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    您好、John：

    感谢您的回复！ 明天我会再回到办公室、并制作这些示波器。 您的意思是从线圈的三个引脚或隔膜组件(三根 Dupont 电缆)的三个引脚捕获？

    为了以这些示波器捕获作为前言、我附上了该电路的原理图以及我根据 datasheet.e2e.ti.com/.../BIP-Coil-Calculations-LDC0851-20230602.xlsx 的公式和设计流程制作的电子表格工具

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    谢谢 Tal。

    如果可能、应在 线圈+器件正常运行时在 LDC0851的 LSENSE、LCOM 和 LREF 引脚上测量三个波形。

    此致、
    John。

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    尊敬的 John：

    请找到随附的捕获、包括设置图片。我添加了两个捕获(不同的时基)、其中包含和不包含线圈(请参阅文件名、请参阅)。

    CH1 = LCOM (黄色)
    CH2 = LSENSE (浅蓝色)
    CH3 = LREF (粉色)
    Ch4 = OUT (深蓝色)

    带线圈：

    无线圈：

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    TAL,

    这听起来可能有点奇怪、但您能否测量或估算线圈的自谐振频率？
    这是它在电感器或电容器等效产品上的频率。
     传感器频率至少需要比自谐振频率低25%-30%。

    此致、
    约翰

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    尊敬的 John：

    我使用 VNA 进行了检查、可以看出自谐振频率为10、48MHz。 在 Excel 工具中、我输入了10 MHz 作为传感器频率。 使用该线圈时、我是否可以(也应该)调节 LDC 以使用8MHz 的传感器频率、从而在传感器和自谐振频率之间实现该比率？ 或者我应该重新绘制线圈以获得不同的电感/自谐振频率比？

    此致、

    塔尔

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    TAL,

    感谢提供 附加数据。 为了进行这些测量、您是否取下了75pF 电容器？
    如果不是、将其删除并重新运行测量是否会有太多困难？

    如果为测量移除了电容、那么线圈本身从图中可以看到、 好像 它具有三个谐振点。

    第一个原因是在频率扫描开始后、绿色曲线首先与水平轴相交。
    猜测、交叉频率大约为2MHz 至5MHz。
    对于低于该值的频率、传感器会充当电感器。 当频率增加超过该点时、曲线会移到阻抗平面的下半部分、相位变为负值、线圈看起来像一个电容器。  

    随着频率 不断增加、绿色曲线再次命中水平轴、这一次接近图中心。
    在这一点上、线圈看起来像是具有10.4MHz 谐振频率的串联谐振电路。 这表示为了增加频率、传感器从阻抗平面的下半部分(电容)转换到平面的上半部分的点、在这里它开始再次看起来像电感器。

    当频率增加 到 扫描结束时、 曲线再次以大约13MHz 的频率向下环回到水平轴、与该轴在  第一个点附近交叉。  

    如果要进一步增加频率扫描、您 可能会多次看到类似这样的曲线环路、直到寄生电容完全占主导地位并且曲线停止。

    对于此扫描、您有两个传感器看起来具有电感的区域。 第一个是从1MHz 到大约2MHz-5MHz。 第二个是10.4MHz 至13MHz。  
    对于其他频率区域、传感器看起来是电容性的、LDC0851将无法使用有用的波形驱动传感器。

    对于此传感器、请将第一个点视为自谐振点、并选择一个能够支持传感器频率为第一个点频率70%的谐振电容器。 LDC0851数据表未提供最小传感器频率、因此这是一项严格的实验提议。 请尝试使用结果更新此主题。

    JUIST、您知道、由于美国7月4日假期、回复可能会延迟。

    此致、
    约翰

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    您好、John：

    感谢您的全面响应。 是的、为这些测量移除了75pF 电容器。

    对于基本的重述、我们深表歉意、但如果我理解您的(试验性)路线、则需要：

    1.取第一个交点(VNA 给我6.1MHz、Z = 1.31kΩ π)
    2.使用等式 更改了 LDC0851数据表中的第6位、以确定 Ctotal (以及 Csensor)
    3.将该 Csensor 放置在 Lcom 和 GND 之间
    4.使用示波器对 LDC 输出进行其他测试

    但是、在步骤2中、我将如何确定 lsensor？ 当频率为6.1MHz 时、传感器没有电感。

    我没有连接到该传感器线圈、如果需要、可以改变绕组数量或间距。 如果我需要重新设计线圈以适合更多标准参数、我也可以这样做、前提是我知道目标  

    再次感谢！

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    TAL,

    在尝试当前线圈设计之前 、请先尝试一下。

    假设是线圈随频率变化的电感/电容行为导致了问题。

    因此、请尝试计算和实现传感器电容、该电容将提供小于最近图中水平 Z 平面轴的最低频率交叉点的频率。

    请使用结果更新此主题。

    此致、
    约翰

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    您好、John：

    很好、但是如何通过 f_sensor 计算 C sensor？ 鉴于 f_sensor 是电感相关的-并且在给定频率下电感是零？ 谢谢！

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    您好、John：

    我使用了160pF 的电容、让电流线圈正常工作。 但是、感应距离在大约2mm 时会有些令人失望。 对于直径为40mm 的线圈、我预期约为15mm - 20mm。 也许我应该尝试并排线圈、但在进行全面检查之前、是否有任何方法可以优化当前线圈的范围？

    我在线圈背面尝试了铁氧体板、但这会导致持续的低输出。 我是否需要为该应用选择新的传感器电容器？ 是否有其他方法可以改善感测距离？

    谢谢！

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    TAL,

    传感器波形的频率是多少？ 它是否接近于通过该线程前面所示的公式计算出的值？

    此致、
    约翰

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    您好、John：

    频率为3、6MHz 但是、我不确定如何应用该方程(例如6)、因为线圈的电感在我们选择的自谐振点将为0。 我选择了一个逐渐增加的电容、直到 I 通过实验着陆于160pF。

    此致、

    塔尔

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    TAL,

    对于这些计算、最好使用低于自谐振频率的频率。

    只是为了确认、曲线第一次与水平轴(下面的红圈)交叉的频率大约为6.1MHz？


    我们通常建议不超过自谐振频率的70%、因此如果6.1MHz 是第一个轴交叉频率、则3.6MHz 应该可以。
    因此、如果您可以测量约3.6MHz 的电感、并将其用于公式中求解 C、那么它应该起作用。

    此致、
    约翰

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    非常好、感谢您指出。 我已经完成了这项操作、并且已经能够将感应距离提高到第一眼看到的大约10mm 处。 对于更小的目标尺寸以及通常如何针对我们的特定应用改进传感器、我还有一些问题。 但是、此后续问题包含我无法公开共享的信息。 是否可以通过 DM 进行单独讨论？ 提前感谢！

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    TI__Guru**** 1649300 points
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    TAL,

    我将关闭该主题、向您发送 E2E 好友请求。
    接受请求后、我们可以通过私人消息进行沟通。

    此致、
    约翰