Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 PRINZIPIELLE FUNKTION Wandlung von massebezogener Eingangspannung in Ausgangsstrom Integrierte Schutzfunktionen für IC und extern angeschlossene Bauteile Integrierte, einstellbare Strom-/Spannungsquellen für externe Komponenten VCC = 6...35V Eingangsspannung massebezogen AM462 0...VCC-5V VREF = 5/10V IOUT = z.B. 0/4...
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 EIGENSCHAFTEN 3 KURZBESCHREIBUNG 3 BLOCKDIAGRAMM 3 ELEKTRISCHE SPEZIFIKATIONEN 4 RANDBEDINGUNGEN 6 AUSFÜHRLICHE FUNKTIONSBESCHREIBUNG 6 INBETRIEBNAHME DES AM462 8 Allgemeines zu 2- und 3-Draht-Anwendungen im Strombetrieb 8 Einstellung des Ausgangsstrombereichs 9 Wahl der Versorgungsspannung 9 Verwendung des OP2 als Stromquelle 10 WICHTIGE HINWEISE ZUR INBETRIEBNAHME 12 ANWENDUNGEN 12 Typische 3-Draht-Anwendung mit massebezogenem Eingan
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 EIGENSCHAFTEN KURZBESCHREIBUNG • Versorgungsspannung: 6...35V • Großer Arbeitstemperaturbereich: –40°C...+85°C • Einstellbare integrierte Referenzspannungsquelle: 4,5 bis 10V • Zusätzliche Spannungs-/Stromquelle • Einstellbare Verstärkung • Einstellbarer Offset • Analoger Stromausgang (z.B. 0/4...
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 ELEKTRISCHE SPEZIFIKATIONEN Tamb = 25°C, VCC = 24V, VREF = 5V, IREF = 1mA (unless otherwise noted), currents flowing into the IC are negative Parameter Symbol Supply Voltage Range VCC Quiescent Current ICC Conditions Min. Typ. 6 Tamb = – 40...+85°C, IREF = 0mA Max. Unit 35 V 1.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit Operational Amplifier Gain Stage (OP1) (cont.) VOS vs. Temperature dVOS/dT ±3 ±7 µV/°C Input Bias Current IB 10 25 nA IB vs. Temperature dIB/dT 7 20 pA/°C Output Voltage Limitation VLIM Output Voltage Range VOUTAD VCC < 10V 0 VCC – 5 V VOUTAD VCC ≥ 10V 0 VREF V 250 pF Load Capacitance VREF CL V V/I Converter Internal Gain GVI Trim Range adjustable by R0 0,12 0.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 RANDBEDINGUNGEN Parameter Symbol Sense Resistor Conditions R0 IOUTFS = 20mA R0 c = 20mA/IOUTFS Stabilisation Resistor R5 IOUTFS = 20mA R5 c = 20mA/IOUTFS Load Resistance RL limitation only for 3-wire operation Min. Typ. Max. Unit 17 27 38 Ω c ⋅ 17 c ⋅ 27 c ⋅ 38 Ω 35 40 45 Ω c ⋅ 35 c ⋅ 40 c ⋅ 45 Ω 0 600 Ω Sum Gain Resistors R1 + R2 20 200 kΩ Sum Offset Resistors R3 + R4 20 200 kΩ VREF Capacitance C1 ceramic 1.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 VREF VCVREF 1 AM462 VCVSET C1 R3 15 13 R4 16 VS VSET I 2 OP2 11 R0 10 Spannungsreferenz 9 VBG V VINP 8 T1 D1 3 OP1 5 4 R2 R1 VOUTAD 6 14 R5 IOUT VINDAI Ground Abbildung 2: Prinzipschaltbild AM462 mit externen Bauelementen (3-Draht-Schaltung) Pin SET kann ein Offsetstrom ISET am Ausgang IOUT eingestellt werden (z.B. mit Hilfe der internen Spannungsreferenz und einem externen Spannungsteiler wie in Abbildung 2 dargestellt).
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Die externe Kapazität C1 an Pin VREF dient zur Stabilisierung der Referenzspannung. Sie muß auch dann kontaktiert werden, wenn die Spannungsreferenz nicht benutzt wird. 4. Die zusätzliche Operationsverstärkerstufe (OP2) ist als Strom- bzw. Spannungsquelle zur Versorgung von externen Komponenten einsetzbar. Der positive Eingang des OP2 ist dabei intern auf die Spannung VBG gelegt, so daß der Ausgangsstrom bzw. die -spannung durch einen bzw.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Einstellung des Ausgangsstrombereichs Bei Nutzung der Verstärkerstufe OP1 zusammen mit dem V/I-Konverter zur Spannungs/Stromwandlung sollte zunächst ein Offset-Abgleich des Ausgangsstroms durch geeignete Wahl der Widerstände R3 und R4 durchgeführt werden. Dazu muß der Eingang von OP1 auf Masse gelegt werden (VINP = 0).
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Bei Nutzung des Stromausganges Pin IOUT (in Verbindung mit dem externen Transistor) hängt VS von dem jeweiligen Lastwiderstand RL (max. 600Ω) der Anwendung ab.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Beispiel : OP2 als Stromquelle Es soll ein Versorgungsstrom von IS = 1mA eingestellt werden. Mit Gleichung 9 ergibt sich für den externen Widerstand RSET, welcher die Größe des Stroms bestimmt, ein Wert von R SET = V BG 1, 27 V = = 1, 27 k Ω 1mA IS Neben der integrierten Spannungsreferenz kann auch der OP2 als Spannungsversorgung für externe Komponenten wie z.B. A/D-Wandler oder Mikroprozessoren genutzt werden.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Beispiel : OP2 als Spannungsquelle Es soll eine Spannung von VCVREF = 3,3V eingestellt werden. Mit Gleichung 10 ergibt sich für die externen Widerstände R6 und R7 ein Verhältnis von R 6 V CVREF = − 1 ≈ 2 ,6 − 1 = 1,6 R7 V BG Für die Widerstände ergeben sich z.B. die folgenden Werte: R7 = 10kΩ R6 = 16kΩ WICHTIGE HINWEISE ZUR INBETRIEBNAHME 1. Zum Betrieb des AM462 muß immer die externe Kapazität C1 (hochwertige Keramikkapazität) kontaktiert werden (vgl.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 3-Draht-Verbindung C1 1 AM462 15 13 VS ISET = 0 16 I 2 OP2 11 R0 10 Spannungsreferenz 9 VBG V VINP 8 T1 D1 3 OP1 5 4 massebezogene Eingangsspannung R2 6 14 R5 R1 IOUT RL Verbindungen, um nichtgenutzte Bauteile in einen definierten Arbeitspunkt zu legen Ground Abbildung 7: Typische Anwendung für massebezogene Eingangssignale Beispiel : 0…20mA Spannungs-Stromwandler Für ein Signal VINP = 0...
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Typische 2-Draht-Anwendung mit massebezogenem Eingangssignal Im 2-Draht-Betrieb (vgl. Abbildung 8) wird die System-Versorgungspannung VS an den Pin RS+ angeschlossen und der Pin VCC mit Pin RS– verbunden. Der Masseanschluß des IC (Pin GND) wird am Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R5 und dem Lastwiderstand RL (Stromausgang IOUT) kontaktiert.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Beispiel : 4…20mA Spannungs-Stromwandler Für ein Signal VINP = 0...1V am Eingang des OP1 sollen die externen Bauteile so dimensioniert werden, daß der Ausgangsstrombereich 4...20mA beträgt.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Aus dem Eingangsoffset VINmin resultiert dann für ISET = 0 ein Ausgangsstrom I OUT (VIN min ) = VIN min ⋅ R9 1 ⋅ R8 + R9 8R0 (14) Unter Verwendung des SET-Pins kann der gewünschte minimale Ausgangsstrom IOUTmin mit Gleichung 2 eingestellt werden: I OUT = VIN ⋅ R9 1 V R4 ⋅ + I SET mit I SET = REF ⋅ (15) 2R0 R3 + R4 R8 + R9 8R0 C1 AM462 1 R3 VS 16 15 13 3-Draht-Verbindung R4 I 2 OP2 11 R0 10 Spannungsreferenz 9 VBG V 8 T1 D1 3 OP1 6 5
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 Mit Gleichung 11 ergibt sich ein Spannungshub an Pin 6 von (mit R0 = 27Ω): ∆VPIN 6 = 8 R0 ∆I OUT = 8 ⋅ 27Ω ⋅ 16mA = 3,456V Mit Gleichung 13 folgt: R8 ∆VIN − ∆VPIN 6 4V − 3,456V = = ≈ 0,157 R9 3,456V ∆VPIN 6 ⇒ R9 = 6,35 ⋅R8 Nach Gleichung 14 berechnet sich der minimale Ausgangsstrom, der sich durch den Eingangsoffset ergibt zu: I OUT min = VIN min ⋅ R9 6,37 1 1 ⋅ = 0,5V ⋅ ⋅ ≈ 2mA R8 + R9 8 R0 6,37 + 1 8 ⋅ 27Ω Um einen Ausgangsstrom von IOUT = 4...
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 BLOCKSCHALTBILD UND PINOUT VSET VREF SET 16 15 13 CVREF 1 AM462 CVSET I 2 OP2 11 10 Spannungsreferenz 9 VBG V INP 8 3 RS+ VCC RSIOUT OP1 4 INN 5 OUTAD 6 GND INDAI 14 Abbildung 10: Blockschaltbild des AM462 PIN NAME BEDEUTUNG 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 CVREF CVSET INP INN OUTAD INDAI N.C. IOUT RS– VCC RS+ N.C.
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 PRINZIPIELLE ANWENDUNGSBEISPIELE • Anwendung als Spannungs- Strom-Wandler-IC 6...35V VIN = 0...1, 0...5V andere AM462 Verpolschutz, Kurzschlußschutz 0/4...20mA Abbildung 11: Anwendung als Strom-Wandler-IC • Wandlung eines 0,5...4,5V-Sensor(spannungs)signals 6...35V VREF = 5/10V Sensor VOUT = 0,5...4,5V AM462 Verpolschutz, Kurzschlußschutz 4...20mA Abbildung 12: Wandlung eines 0,5...
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 • Anwendung als analoges Ausgangs-ICs und Versorgungseinheit: Sensoren VREF = 5/10V 6...35V VCVREF = 3,3V DAC Sensor AM462 Verpolschutz, Kurzschlußschutz 0/4...20mA Abbildung 14: Ausgangs-IC und Versorgungseinheit in Sensoranwendungen • Anwendung als Front- und Backend-IC für Mikroprozessoren VCVREF=3,3V 6...35V VREF=5/10V Sensor Verpolschutz, Kurzschlußschutz 0/4...
Industrielles U/I-Wandler- und Schutz-IC AM462 LIEFERFORMEN Der AM462 U/I-Wandler- und Schutz-IC ist lieferbar als: • SSOP16 • SO16(n) • Dice auf 5“ Dehnfolie aufgespannt (auf Anfrage) GEHÄUSEABMESSUNGEN Siehe Homepage Datenblätter: package.pdf WEITERFÜHRENDE LITERATUR www.analogmicro.de [1] Konzept der Frame-ASICs [2] Analoges Peripherie-IC AM462 für industrielle Prozessoranwendungen. Siehe: Pressenotizen PR1011 und PR1012 Wandlung eines 0,5…4.5V Signals in ein Stromschnittstellensignal 4…20mA.
