智能傳感器變送器在工廠自動化、生產(chǎn)過程用檢測儀表和控制設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，用于測量溫度、壓力、流量、水平面和許多其他的過程變量。

【技術(shù)】圖1是現(xiàn)場變送器的方框圖，其采用一個電阻式溫度檢測器（RTD）、熱敏電阻或熱電偶來測量主要的變量。

圖1：針對過程控制應(yīng)用的溫度變送器方框圖

該信號鏈路包括傳感器模擬前端、微控制器（MCU）以及高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

依靠4-20mA環(huán)路給智能傳感器供電

雖然基本傳感器變送器電路的MCU和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通常專為低工作電流而優(yōu)化，但是高性能智能傳感器應(yīng)用中增加的功能導(dǎo)致了電流需求的升高。例如：當該電路包含了諸如隔離、校準和診斷、液晶顯示器接口、或無線連接選項（如藍牙低能耗或無線HARTa）等特性時，電流消耗將較大。

此類智能傳感器系統(tǒng)將也許不能滿足4-20mA環(huán)路的典型欠標度電流門限或4mA零標度電流水平。例如：標定TIDAC161S997的低誤差電流和高誤差電流的默認環(huán)路電流分別為3.375mA和21.75mA。NAMURNE43規(guī)格具有相似的電流門限。幸運的是，一款率同步降壓型轉(zhuǎn)換器可提供高于低壓差穩(wěn)壓器的輸出電流來給傳感器電子電路供電，同時從環(huán)路收集小于3.375mA的電流。

寬VIN、低IQ同步降壓型轉(zhuǎn)換器

對于給傳感器充電，由TI提供的LM5165同步降壓型解決方案擁有率和超低的靜態(tài)電流（IQ=10.5μA）。由于采用一個20:1寬輸入電壓（VIN）范圍工作并能夠承受重復(fù)的65V浪涌，因此其輸出電壓對于輸入端上含噪聲的大電壓擺幅具備耐受力。這種抗瞬變性能在要求高可靠性的傳感器應(yīng)用中是至關(guān)重要的。

圖2：脈沖頻率調(diào)制（PFM）同步降壓型轉(zhuǎn)換器原理圖，包括一個EMC濾波器和保護電路

圖2示出了針對一個5V/25mA輸出配置的轉(zhuǎn)換器原理圖。增設(shè)一個擁有反向極性和瞬變/浪涌電壓保護功能的輸入濾波器有助于實現(xiàn)電磁兼容性（EMC）。

LM5165中內(nèi)置的面向智能傳感器應(yīng)用的各種特性包括一種用于實現(xiàn)解決方案尺寸的簡單控制架構(gòu)、用于提供低壓差的占空比能力、一個用于電源軌排序和故障報告的漏極開路電源良好指示電路、在內(nèi)部固定或從外部可調(diào)的軟起動（SS）、以及具有可定制遲滯以提供可編程線路欠壓閉鎖（UVLO）功能的高精度啟用。而且，一種可調(diào)的逐周期電流限制優(yōu)化了電感器選擇和尺寸。圖3顯示出了對于0.1mA至30mA負載電流的轉(zhuǎn)換器效率和功率耗散。

圖3：LM5165降壓型轉(zhuǎn)換器的典型效率（輸出額定值針對5V/25mA擬訂）

寬VIN、低IQ降壓型轉(zhuǎn)換器的價值定位

諸如LM5165等寬VIN降壓型轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢在于其可滿足一組特定電源解決方案需求的連貫統(tǒng)一特性集：

可在寬負載電流范圍內(nèi)實現(xiàn)率的同步降壓設(shè)計。

改善的可靠性（額定工作結(jié)溫達150C）

具有足夠裕量的寬VIN范圍可安全耐受輸入電壓瞬變擾動，因而允許使用一個較高電壓（和較小占板面積）的瞬變抑制器二極管（TVS）。

小的解決方案尺寸適用于空間受限的傳感器外殼。

減小了輸入電容以滿足本質(zhì)安全（IS）應(yīng)用環(huán)境的要求。

開關(guān)模式電壓的主動轉(zhuǎn)換速率控制減少了高頻傳導(dǎo)及輻射EMI特征。

為了充分發(fā)揮新式環(huán)路供電型傳感器變送器的潛能并保持簡單的兩線式架構(gòu)，一款低IQ同步降壓型轉(zhuǎn)換器可提供足夠的負載電流，同時滿足電流環(huán)路、解決方案尺寸、可靠性和EMC要求。