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    思瑞浦全新推出16bit高精度电流输出DAC-TPC2221

    编者:武花静@芯闻道 阅读63 来源: 思瑞浦 2025/05/30 01:21:05 文章 外链 公开

    聚焦高性能模拟与数模混合产品的供应商思瑞浦3PEAK(股票代码:688536)推出全新16位数模转换器(DAC)TPC2221。该产品采用串行输入设计,具备4mA-20mA高精度电流输出、完整环路供电实现低功耗运行,可广泛应用于工业自动化控制、变送器、Hart通信领域。


    二线制变送器是通过两根导线同时传输电源和信号的工业仪表。 二线制变送器输出标准信号为电流信号(如4mA~20mA),24V供电为主,常用于远距离信号传输、本安防爆等场景。TPC2221以较低的功耗、优良的全温精度、高耐压可靠性、高集成度等优势,高度适配二线制变送器的严苛需求。


    01
    TPC2221产品优势



    高精度电流输出


    二线制变送器的精度决定了信号传输的准确性,直接影响控制系统的可靠性。 输出误差通常要求在±0.1%~±0.5%FS(FS为满量程),高精度场合(如实验室或精密控制)需≤±0.05%FS。

    环路电压为24V,REFIN=REFOUT1,内部NMOS,内部RSET,RLOAD=250Ω条件下测试,经过两点校准测量,消除偏置误差与增益误差,TPC2221的常温精度表现优异,其精度可达到0.005%FSR。


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    超低静态功耗


    二线制变送器在无信号输出时需较低待机功耗,因为4mA为标准信号下限,整机自身功耗一般控制在3.2mA~3.5mA以下。这对电路中每个功能的功耗都提出了很高的要求。TPC2221在16bit高精度DAC正常工作、开启了内部高精度基准和高压LDO的功能下,自身功耗较低。


    环路电压为24V,工作温度为-40℃~125℃,内部基准开启,同时能够提供3.355mA电流给其它设备供电的条件下,静态电流最大仅为145μA。


    image.png


    支持多档位线性稳压器输出


    TPC2221内部集成高压线性稳压器,最大输出电流能力7mA,能为智能变送器内的外设元件提供所需的低压电源,可有效节约系统功耗预算,有助于开发高性能、功能丰富的智能变送器。 并且减少了元件总数,有助于缩小二线制变送器的体积,提高系统可靠性。


    通过配置引脚REG_SEL0,REG_SEL1,REG_SEL2可配置多个档位的电压输出(1.8V,2.5V,3.0V,3.3V,5V,9V,12V,20V(可选)): 最高支持输出20V。 


    TPC2221可以支持客户在稳压器后级加DC-DC,为变送器内的外设元件供电,即有效节约系统功耗预算,满足二线制变送器整体低功耗设计要求,也有助于在本安防爆场景中满足本质安全标准。 客户在稳压器后级使用DC-DC 场景带来有两个好处:1.降低DC-DC和外围电容的耐压等级;2.降低系统总电流,以放宽对前端传感器、处理器等电路的功耗限制。


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    环路电流长线建立(无过冲)


    在环路变送器应用中,需要考虑线缆长度,线缆越长,等效电感越大,在电流建立过程中,会出现过冲现象。下图为TPC2221环路中串接47mH的电感,CIN=168nF条件下的环路电流建立,无过冲。出色的带载能力和阶跃响应,能带大电感的同时,也能保证响应平滑稳定

    image.png

    温升性能出色


    环路电压为24V,Loop Current=24mA,此时芯片功耗为0.5033W,TPC2221的温度为46.3℃(TA=25℃)。使用外部NMOS,此时芯片功耗降低为0.2748W,芯片温度38.5℃(TA=25℃),温升还能在原来基础上降低8℃,为客户减少散热成本。


    image.png


    02
    TPC2221产品特性


    •内置高精度16bitDAC及电流输出环路,引脚可选NAMUR兼容多种输出范围:

     – 4mA至20mA
     – 3.8mA至21mA
     – 3.2mA至24mA

    •免校准输出误差(Typ.):

    常温为0.1%FSR以内,全温为0.17%FSR以内  (内部基准,外部RSET,-40℃~125℃)

    •低静态电流:150μA(最大值)

    •片内基准电压温度系数:

     4ppm/°C(典型值),可以达到分立高精度基准的水平

    •可选稳压器输出(最高可到20V),支持高耐压环路电压范围:5.5V至60V,大幅提升系统可靠性

    •支持HART通信,温度监测与环路电压监测

    •工作温度范围:−40°C至125°C ,TSSOP-28封装与QFN-32封装(Development),小封装集成化设计


    03
    TPC2221典型应用


    TPC2221典型应用原理图如下:

    image.png




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