传感器变送器的作用各是什么（传感器 变送器）

智能传感器变送器广泛应用于工厂自动化、生产过程仪表和控制设备中，测量温度、压力、流量、液位和许多其他过程变量。图1 是使用电阻式温度检测器(RTD)、热敏电阻或热电偶来测量主要变量的现场变送器的框图。

图1：过程控制应用的温度变送器框图

信号链包括传感器模拟前端、微控制器(MCU) 以及高精度模数和数模转换器。

依靠4-20mA 回路为智能传感器供电

虽然基本传感器发送器电路的MCU 和数据转换器通常针对低工作电流进行优化，但高性能智能传感器应用中的附加功能会导致电流要求增加。例如，当电路包含隔离、校准和诊断、LCD 接口或无线连接选项（例如蓝牙低功耗或无线HART）等功能时，电流消耗将会更大。

此类智能传感器系统可能无法满足4-20mA 环路的典型欠量程电流阈值或4mA 零量程电流水平。例如：校准TI DAC161S997 的低误差电流和高误差电流的默认环路电流分别为3.375mA 和21.75mA。 NAMUR NE43 规范具有类似的电流阈值。幸运的是，高效同步降压转换器可以提供比低压差稳压器更高的输出电流，为传感器电子设备供电，同时从环路收集不到3.375mA 的电流。

宽VIN、低IQ 同步降压转换器

对于充电传感器，TI 的LM5165 同步降压解决方案可提供高效率和超低静态电流(IQ=10.5A)。由于它在20:1 宽输入电压(VIN) 范围内运行，并且可以承受重复的65V 浪涌，因此其输出电压可以承受输入端的大噪声电压摆幅。这种瞬态抗扰度对于需要高可靠性的传感器应用至关重要。

输入滤波器和保护宽VIN 低IQ 同步降压转换器

图2：脉冲频率调制(PFM) 同步降压转换器原理图，包括EMC 滤波器和保护电路

图2 显示了配置为5V/25mA 输出的转换器原理图。添加具有反极性和瞬态/浪涌保护功能的输入滤波器有助于提高电磁兼容性(EMC)。

用于智能传感器应用的LM5165 内置功能包括用于优化解决方案尺寸的简单控制架构、提供低压差的100% 占空比能力、电源轨排序和故障报告。它具有开漏电源良好指示电路、软启动（SS）是内部固定或外部可调的，高精度启用具有可定制的迟滞，以提供可编程线路欠压锁定（UVLO）功能。此外，可调节的逐周期电流限制优化了电感器的选择和尺寸。图3 显示了负载电流从0.1mA 到30mA 时的转换器效率和功耗。

左纵坐标：效率（%）

右纵坐标：功率损耗（mW）

横坐标：输出电流（mA）

图3：LM5165 降压转换器的典型效率（针对5V/25mA 指定的输出额定值）

宽VIN、低IQ 降压转换器的价值主张

LM5165 等宽输入电压降压转换器的优势在于其一致且统一的功能集，可以满足一组特定电源解决方案的需求：

可在宽负载电流范围内实现高效同步降压设计。

提高可靠性（额定工作结温高达150C）

宽VIN 范围具有足够的余量，可以安全地承受输入电压瞬态干扰，从而允许使用更高电压（和更小尺寸）的瞬态抑制二极管(TVS)。

解决方案尺寸小，适用于空间受限的传感器外壳。

降低输入电容以满足本质安全（IS）应用环境的要求。

开关模式电压的主动转换速率控制可降低高频传导和辐射EMI 特性。

为了充分发挥新型环路供电传感器发射器的潜力，同时保持简单的两线架构，低IQ 同步降压转换器可提供足够的负载电流，同时满足电流环路、解决方案尺寸、可靠性和EMC 要求。

审稿编辑：郭婷