工业用的传感器（工业传感器的作用）

现代工厂采用自动化系统，依靠整个工厂的许多传感器的反馈来保持高生产率。这些公司使用数字现场总线来聚合传感器收集的大量数据。传感器收集的数据越多，系统的适应和运行就越好。

因此，使用现场总线连接的现代工业传感器必须以更快、更精确的速率检测信号，并将该信息作为数字信号（而不是传统的模拟信号）输出。该功能要求传感器使用更强大的处理器。此外，随着工厂中此类传感器的数量越多，形状因数就会变得越小。功率的增加和尺寸的缩小迫使工厂放弃成熟的线性稳压器解决方案，转而采用开关稳压器解决方案。

开关稳压器的使用带来了新的挑战。由于电感器需要额外的面积，开关调节器的外形尺寸更大。必须考虑调节器开关频率和测量信号频率之间的关系。

因此，转换器的布局更加关键。设计不良的开关稳压器会增加本底噪声并产生不必要的电磁兼容性(EMC)，从而干扰小信号的检测。

幸运的是，我们现在提供集成电感器DC/DC 开关稳压器，可以最大限度地减少此类挑战。电感的集成不仅减少了开关节点面积，而且更容易实现最佳布局。新型DC/DC 转换器的开关频率显着提高，允许使用小型片式电感器和陶瓷电容器，使DC/DC 转换器成为外形尺寸最小的选择。

新型LMZM23601电源模块将DC/DC转换器、电感器、Vcc滤波电容器和升压电容器集成到3mm*3.8mm*1.6mm封装中。它可以处理高达36V 的输入电压，并将电压从15V 降低至2.5V（固定5V 和3.3V 可选），同时输出电流高达1A。如图1 所示，它占用最少的电路板空间来实施完整的1A 解决方案。

图1：LMZM23601 解决方案可提供高达1A 的3.3V 至5V 输出

将LMZM23601 与传统线性稳压器解决方案进行比较，以满足现场发射器应用的以下要求：

输入电压：10V至30V，标称24V

输出电压：3.3V

输出电流：35mA

温度范围：环境温度-40C至85C

板面积：4mm*4.5mm

如表1 所示，与微型小型封装(MSOP)8 相比，LMZM23601 具有封装面积和散热优势。注意：表1 中指定的RJA 仅用于比较目的，在实际传感器应用中，由于电路板空间和铜排有限，该值会更高。联合电子器件工程委员会(JEDEC) 或评估模块(EVM) 根据数据表计算典型的RJA 值。例如LMZM23601 45C/W RJA是根据30mm*30mm双层电路板计算的。

设计选项封装尺寸(mm) 封装面积(mm2) 封装散热RJA (C/W) LMZM236013 x 3.811.445 线性 MSOP-85 x 315.060 线性 散热器薄型小外形封装(HTSSOP) 5.1 x 6.633.739.7 线性 晶体管外形(TO) 25210.7 x 15.9169.426.9 线性 TO 26310.4 x 6.769.724.7

表1：按封装类型划分的LMZM23601 和线性稳压器设计选项

如表2所示，线性稳压器的功耗为(24V-3.3V) x 35mA，约等于0.93W功率，而LMZM23601的功耗仅为0.116W。 MSOP-8 封装线性稳压器的温升使结温高于标准集成电路(IC) 结温125C，而根据45C/W RJA，LMZM23601 的结温为90C 。即使RJA 乘以5 倍，所得的Tj 最大值仍然低于该结温。

设计选项功耗(W) 温升(C) 结温(C) LMZM236010.11555.290 线性 MSOP-80.935556.13141

从这个例子可以清楚地看出，从热角度来看，线性稳压器不是一个可行的选择。使用开关方案（即使使用LMZM23601 等模块）的权衡意味着必须考虑输出纹波。如图2 所示，标准LMZM23601 设计在3.3V 输入时的峰峰值输出纹波约为3mV。表2：35mA 时24V 至3.3V 转换的热注意事项

图2：3.3V 输出时LMZM23601EVM 的输出纹波

为了进一步降低输出纹波，可以使用两级滤波器，如图3所示。图4显示输出纹波已从3mV峰峰值下降到小于1mV。

图3：带有二次滤波器的LMZM23601

图4：带有次级滤波器的LMZM23601 输出电压纹波

对于满足狭小电路板空间要求的工业传感器，开关稳压器是唯一可行的选择。 LMZM23601 集成电感器提供高性能和比线性稳压器更小的解决方案尺寸，同时提供开关稳压器的效率。

审稿编辑：郭婷