工业系统中的数模转换器(DAC)可能需驱动宽范围负载

工业系统中的数模转换器(DAC)可能需驱动宽范围负载。若DAC采用固定电源供电，那么这样做会让芯片产生大量功耗，尤其当负载较小或短路至地时。片内功耗会导致温度上升至超过建议的工作限值，这对具有高通道密度或较高环境温度的系统而言可能是个大问题。例如，理想DAC需要向100 Ω至1 kΩ范围内的用户定义负载提供高达20 mA电流。这种情况下，最低电源电压必须为20 V。DAC产生的最高功率为V × I = 20 V x 20 mA = 0.4 W。

如果使用1 kΩ负载，则全部功率将由负载来消耗，因此无功率损失。当20 mA电流流过100 Ω负载时，功耗仅为0.04 W。这意味着芯片浪费或消耗了0.36 W。某些情况下，0 Ω负载也是一个有效的条件，此时芯片将消耗所有功率。采用64引脚LFCSP封装时，最大环境温度不能超过125° C；四条通道中的每一条功耗均为0.4 W，因此总功耗为1.6 W。

64引脚LFCSP封装的热阻为28ºC/W。上例中，温度上升为PD × θJA = 1.6W × 28°C/W = 44.8°C。因此，最高安全环境温度仅为80.2°C。可以采用散热片克服此问题，但由于受到空间和成本的限制，该方法可能并不现实。动态功率控制(DPC)可以直接解决这个问题。DC-DC转换器可以对5 V电源进行升压处理，生成7.5 V至29.5 V电源。

该升压电源为DAC电流输出驱动器供电，后者向负载提供所需的功率。若负载为0 Ω，则DC-DC转换器输出7.5 V，即它所能达到的最低值。DAC最大功耗仅为7.5 V × 20 mA =0.15 W，与最初解决方案相比节省了0.25 W。

采用DPC后，四条通道(每条通道均短路至地)的最高功耗为0.6 W。温度上升为PD × θJA = 0.6W × 28°C/W = 16.8°C；因此，最高安全工作温度上升至108.2°C。DPC为宽范围未定义负载、高通道密度和基本不会产生大功耗的高温系统提供了最大的优势。

AD5755 4通道、16位数模转换器提供电压输出和电流输出，适合可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)和其它工业过程控制应用。动态电源控制调节输出驱动器上的电压，使低阻值负载电阻下的功耗最低并简化热管理。每个通道都可以配置为提供：

• 电压输出，具有0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V或±10 V满量程范围和±0.04%总非调整误差(TUE)。• 电流输出，具有0 mA至20 mA、4 mA至20 mA或0 mA至24 mA满量程范围和±0.05% TUE。

每个通道的失调和增益可以独立进行编程。该器件可以采用5 V、±5 ppm/°C片内基准电压源或外部基准电压源工作。它采用9 × 9 × 0.85 mm 64引脚LFCSP封装，额定温度范围为−40 °C至+105 °C，千片订量报价为13.65美元/片。

图1. 带动态功率控制的AD5755

该图显示其电流输出电路、DC-DC转换器和功率控制器。电流输出使能后，检测输出FET的VDS。该电压控制功率控制模块中的MOSFET以便调节VBOOST，而VBOOST随后根据输出电流要求控制VDS。MOSFET导通后，电感充电至VDS实际值与所需值之差确定的数值。关断后，电感放电，电荷流入电容和VBOOST引脚。每一时钟周期都会重复该过程。