方舟微耗尽型MOSFET在传感器芯片供电与保护方案中的应用

时间： 2024-08-31 来源：方舟微

技术问答

一、耗尽型MOSFET在传感器芯片供电与保护方案的应用

图一. 智能变送器典型硬件结构框图

传统变送器仅提供标准的模拟4~20mA二线制信号传送，随着微电子技术发展，HART协议下出现了功能更强大的智能变送器，其用微处理芯片完成信号的处理，直接与计算机进行数字通信，并且同时保留4~20mA电流环信号。

智能变送器抗干扰能力强、传输距离远、高精度、功能强大，是传感器领域的一次技术飞跃，正逐步替代传统变送器。

智能变送器中DAC模块（数模转换）尤为关键，DAC模块自身在恶劣环境下的供电、以及对浪涌、瞬态干扰的抑制，是整个传感器系统安全、稳定工作的关键保障。

AD5421是一款完整的环路供电型4~20mA数模转换器（DAC）。典型供电及保护电路方案如图2所示：

图二. AD5421的典型供电及保护方案

一般环路电源为24V，当24V环路电压直接输入时，极限情况下（电流为24mA时），AD5421的片上功耗就高达576mW（24V*24mA=576mW），功耗相对较高，因此ADI推荐使用外置耗尽型MOSFET进行供电。

将耗尽型MOSFET串联在AD5421与环路电源之间，可以使AD5421的REG_IN（内部稳压器输入端口）电压稳定在12V，多余的电压降落在耗尽型MOSFET的漏-源两端，这样AD5421的最大片上功耗就只有288mW（12V*24mA=288mW ），有利于AD5421的长期稳定工作。

使用外置耗尽型MOSFET供电，可以让AD5421工作在更高电压的环路电压条件下。允许的最高环路电压由耗尽型MOSFET的击穿电压决定。

耗尽型MOSFTE还能够有效抑制电路浪涌和瞬态干扰，确保AD5421在恶劣环境下也能稳定的工作。保障传感器系统的稳定运行。

二、产品推荐

（100V）DMX1072/ DMS1072&（400V）DMX4022E/DMS4022E自身具有ESD防护设计，能有效避免ESD造成的损伤；DMX(S)42C10A&DMX(S)22C40A具有极低的漏电流，高温稳定性更高，非常适合于高温环境中的应用。

图三为具备HART功能的智能变送器电路示意图，1072&42C10、4022&22C40系列产品用于给AD5421的VCC供电，该系列产品支持高电压输入，具有极佳的抑制瞬态浪涌能力，可对复杂电磁环境中的传感器、变送器实现有效的过压过流保护。该系列产品的参数、品质完全达到国外同类产品水平，其性能已达到甚至超过常用的DN2530、DN2535、DN2540、DN3545、LND150等产品，可实现完美替代。

图三. AD5421的典型供电及保护

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DMZ1511NE	耗尽型MOSFET	0.1	10~25	SOT-23	-3.3~-1.5	150

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产品型号	品类	阈值电压(V)	击穿电压(V)	导通电阻(Ohm)最大值	额定电流(A)	导通电阻(Ohm)典型值	备注	封装形式
FTX30P35G	增强型MOSFET	-1～-3	-350	30	-0.2	18	P Channel MOS	SOT-89