四通道器件AD5755每个通道均具有可编程电流和电压输出。同样地，16位CDAC的每个通道也具有16位增益和失调寄存器，使用户可以设置任何输出范围的零电平和满量程值。现在，每个通道还具有专用HART引脚，经全面测试与HART兼容。除已经提到的动态功率控制功能之外，器件内还集成了许多其他诊断功能。左侧可以看到看门狗定时器，它会监控SPI引脚上的活动。例如，如果系统内的微控制器发生故障，则看门狗定时器可以置位故障条件，后者接着可用于将输出置于已知或故障安全条件下。另外所有输出通道上都具有断路和短路检测及保护功能。最后，器件上提供了数字压摆率控制功能，使用户可以设置输出压摆率。这对执行器控制应用等很有用，例如控制慢速器件时想要限制快速输出变化。

比较一下动态功率控制功能的一些结果，在短路条件下对所有四路输出同时实施及不实施动态功率控制功能时的结温升高情况可以看到结果，未使能动态功率控制时，内部芯片温度升高约70℃，这在硅IC级别实现了75%的热节省。实际上，这些功率和热优势使客户可以在自己的系统中实现通道密度增加，而不必增加模块或机架尺寸或牺牲其他设计参数，如温度范围、电源或负载条件。

人们常常会问这样一些问题，片内DC-DC会产生多少纹波？以及这对系统性能有何影响？特别是考虑到后置调节阶段不使用LDO时？设计电路时用到了DC-DC抑制元件，而AVCC是DC-DC-DC输入的电源，通常为5 V。10Ω电阻左侧是DC-DC的输出端；出于完整性考虑，我们添加了可选低通RC滤波器，充当一阶抗混叠滤波器。所设计的电路也具有4~20 mA输出。现在这里将有一些阻性负载和一些容性负载，而电缆一般使用单独屏蔽的单对或多对双绞线电缆，导线电容取决于电缆类型，但每英尺约在20pF~50pF范围内较佳。存在电阻负载时，前面已经提到最大端接电阻为1kΩ，本例中使用相同值，另外我们还为电容提供了可选负载连接，这是为了在需要时仿真环路电容。器件设置为将20mA满量程电流输出至1kΩ负载，而VBoost输出以及4-20mA输出均交流耦合至示波器。对于示波器上的每个格，两个波形均设置为约5mA，可以看到VBoost输出端无容性负载时纹波约为7.6 mV。这是4-20mA输出，此情况下满量程建立时间约为580µs。如果为输出负载添加1nF电容（这是为了仿真线路电容），可以看到电容或峰峰值纹波降低至约4.24 mV。再次将电容增加至10nF时，纹波将降至2mV以下，而输出建立时间再次略微增加。值得注意的是，对于电压模式，建立时间仍为几微秒级别，此处的所有建立时间数据仅与电流模式输出相关。这说明了纹波幅度与建立时间和输出电容之间存在权衡关系。系统设计人员必须确定系统可以容许的纹波大小情况。

在之前的解决方案中，是使用多个分立元件能提供完整的系统级解决方案。SPI接口、开关变压器、PWM控制器和降压DC-DC转换器均需要分立式数据隔离器，以便产生为转换器供电所需的隔离DC-DC电源。所有这些元件都会增加系统电路板面积、空间和成本。对于低功耗模块，例如1W~2W级别，特别是需要通道间隔离的模块，图6中显示的AD347X系列器件可为电源和隔离提供更高程度的整合，是集成度更高的电源管理解决方案。这些都是四通道数字隔离器，但也集成了用于隔离式DC-DC转换器的PWM控制器和变压器驱动器。这样便无需单独的隔离式DC-DC转换器以及功耗为2W或更低的设计。

图6 ADuM347x隔离式PWM控制器和四通道数字隔离器

问答选编

问：请问减少有害热事件都有哪些方法？

答：提高电源效率；优化PCB设计，增强相应的散热能力；通过外部风扇增加空气对流，改善散热。

问：如何有效降低上电瞬间的功耗冲击？

答：可以在输入端加一些小的滤波电感，可以有效遏制上电瞬间的冲击电流，另外在很多电源控制芯片都有软启动电路，通过延长启动时间也可以有效减小上电电流。

问：AD5755的动态功率控制（DPC）阈值是否可在电路中编程?

答：可以通过控制相关寄存器实现。

问：隔离方案有模拟和数字两种，如何正确选择?

答：具体按照设计上需要隔离模拟还是数字，一般来说，数字要相对容易和经济。在高噪声工业环境中，采用数字隔离方案的抗扰性会好一些。

问：器件或系统短路时产生较大的电流，如何控制和降低系统短路的时间以改善系统的可靠性?

答：短路发生时，一般芯片内部都会有过流检测功能，对于DC-DC电源来说，如果是电流控制模式，会有cycle by cycle电流检测，发现过流情况，在一个开关周期就可以做出反应，所以响应时间比较快。为了提高系统稳定性，减小由于短路造成系统过热，可以选择具有hiccup 模式的过流保护，就是短路后，芯片会关断很长一段时间，然后重新启动，如果短路仍在，就继续关断重启，直至短路状态消失。这对系统稳定性会有很大帮助。

问：如何选择系统采样的精度以达到功耗和精度的优化?

答：提高采样精度，需要采用高分辨率的ADC，对应的基准电压源，以及相应分辨率的信号调理电路。首先满足系统精度的要求，然后考虑采样速率，通常采样速率高的情况下，功耗会增加，在功耗增加的情况下，也会使得ADC周边的工作温度升高，从而引起温度漂移，所以需要折中考虑功耗和精度的因素。

问： 在工业过程控制系统中，主要的系统误差来源有哪些？

答：整个链路都存在有系统误差来源，但一般越靠近前级影响越大，比如前端传感器很重要，往往就决定整个系统的误差。

问：如何解决开关电源噪声对ADC精度的影响?

答：在原理图与PCB设计设计时，都需考虑开关电源高频噪声的滤除与阻隔，适当的使用磁珠，选择合适的退耦电容容量与组合，并靠近器件电源管脚处放置，必要时可以选用ADI低压差高精度低噪声LDO做二次稳压。

问：AD5755的升压DC/DC转换器的升压比有几倍?是否可编程?

答：AD5755的升压比可以最大达到6倍左右，可以通过外部电阻的配置来确定输出电压，而且内部有寄存器可以通过编程来设置最大输出电压。当超过这一电压值，DC-DC会关断。

问：为了解决散热问题,采用四个单路ADC和一个四路ADC，效果会有什么不同?

答：通常采用四个单路ADC，对于每一片ADC来讲，散热效果会好一些，但总体功耗会增加；采用一个四路ADC，芯片的自身功耗会增大一些，但是系统的总体功耗相对会降低，而且单片四路ADC的印制板占用面积也会相应减小，唯一需要考虑的问题是需要处理好芯片散热问题，避免温度升高带来的漂移影响。

问： 4通道数字隔离器的优点有哪些？

答：4通道数字隔离器有不同的配置，可以根据具体通信数据的方向配置来选择相应的型号。优点在于高速数据通信隔离的时候，功耗比较光藕隔离方案要小很多，而且成本方面也会有所降低。#p#分页标题#e#

问：使用开关电源时，电容和电感太大会不会降低效率啊

答：开关电源中，如果电感量大可以降低纹波电流，从而减小线路的有效电流值，会对效率有一定提高。但在选择电感时主要考虑电感的DCR，也就是自身的直流阻抗，这个就相当于在线路中串联一个电阻，所以要选择具有小DCR的电感。电容的作用主要是为了滤平输出电压，减小输出电压纹波，大的电容会改善纹波性能。因为电容也有自身电阻ESR，也会影响效率，所以要选择小ESR的电容比较好，比如瓷片电容就要比电解电容好很多。

问：AD5755还适用于哪些方面的作用？

答：AD5755不仅可以用规格书上所提到的应用范围：过程控制，执行器控制以及PLC(可编程控制器)等，还可以用于传感器产品的开发。或者说，需要提供精密电压和电流输出信号的情况，都可以考虑使用AD5755。

问：如何选择I/O模块的过载能力和自恢复功能?

答：这个取决于系统的工作环境，一般情况下，外部工作环境越复杂，越恶劣的系统，就需要选择有比较强过载和恢复功能的芯片，而如果工作环境相对来说不是很恶劣，设计中这方面因素可以考虑的少点。但是从整体上说，尽量选择有过载能力和自恢复能力的芯片对系统整体的鲁棒性会有比较大的提升。

问：降低功耗和减少有害热事件的关键技术有哪些？

答：第一，提高电源的效率比如新材料的引入。一些功率元件比如二极管和MOSFET，现在SiC器件都在某些应用中被采用了，可以大大提高电源效率。第二，散热技术的提高，比如水冷技术，在一些应用中也有用到，不过对于目前主流应用还是通过优化系统设计来实现，比如在轻载工作中可以降低工作频率，关闭不必要的功能块等来实现降低功耗。