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有源RS-232功耗:为什么没出现在数据表中?

作者:TI德州仪器   2015-08-27   来源:   评论:0条    浏览:9143

图片介绍


    作者:Ron Michallick

    系统设计人员经常会找不到典型数据表中提到的有源功耗。很多RS-232接口器件数据表只是指定了空载和关断设置下的电源电流。然而,RS-232器件在连接到远程RS-232器件时,只用于通信。数据电缆的电容和远程接收器的电阻增加了本地RS-232器件的负载,从而增加了功耗。虽然大多数新的RS-232器件会至少有一个有源电流或功率技术规格,但还是有很多RS-232器件没有这种技术规格。

    有源功耗是负载功耗与器件的功率损失之和。第一步是计算接收器电阻和电缆电容的负载功率。等式1是远程接收器电阻功率方程式,表示为通道数量乘以驱动器电压的平方,再除以接收器电阻。

N x V2 / R                                (1)

    等式2是数据电缆的功耗,表示为驱动器峰值到峰值电压的平方乘以频率和电容。由于每次只接通一个驱动器,所以本地RS-232驱动器的数量对这个功耗没有影响。

F x C x (2 x V) 2                      (2)

    持续接通RS-232数据流的最大频率为波特率的一半。任意数据流的频率为波特率的30%

    总负载功率为电阻功率(等式1)和电容功率(等式2)之和。

P = N x V2 / R + F x C x (2 x V) 2

    对于那些不具有电容或电感电荷泵的器件来说,负载所需的电源电流与负载电流一样。电源和输出电流直接成比例,这一点与线性电压稳压器相似。

    因此,你需要将负载功率转换为负载电流。负载电流是负载功率除以驱动器电压。

I = (N x V2 / R + F x C x (2 x V) 2) / V

    这简化为等式3,有源负载电流。

I = N x V / R + 4 x F x C x V                   (3)

    使用与电源电流一样的有源负载电流来计算由负载产生的电源功率。加上无负载功率,得到总系统器件功率。

    下面是2个计算有源电源功率的示例。


    示例1

    GD75232收发器具有3个驱动器和5个接收器。VDD = 9V, VSS = -9V,并且VCC = 5V。最大电源电流为15mA15mA30mA。最大空载功率为9V x 15mA + -9V x -15mA + 5V x 30mA = 420mW。这是一个静态(无负载)功率。

    数据流为120k波特交替位模式,电缆电容为2500pF,远程接收器的电阻为3kWRS-232驱动器电压为7.5V

    将示例参数带入等式3来计算负载电流。

I = 3 channels x 7.5V/ 3000 kohms + 4 x 120kbps/2 x 2500pF x 7.5V = 12mA

    由于这个电流来自VDDVSS,支持这个负载所需的电源功率为9V x 12mA = 108mW

    总功率为无负载(静态)功率—420W,加上有源功率—108W,得到528mW的总功率值。


    示例2

    TRS3232E多通道RS-232线路驱动器/接收器有2个驱动器和2个接收器。VCC = 5V。无负载ICC的最大值为1mA

    这个器件具有一个电容器电荷泵,通过消耗电流来提升电压,以及使电压反相。如果数据表中有2个额定负载值,您可以计算电荷泵效率,但是数据表中却没有这些技术规格。在这个情况下,您必须凭经验来测量有源电流。功耗随着数据流的频率和电缆电容,以及接收器输入电阻而发生变化。示例如图所示:


    之前基于TTLRS-232器件不具有有源电流技术规格;由于在3电源拓扑中,有源功率的计算相对简单,所以有没有这些技术规格差别不大。之后的单电源电荷泵RS-232器件仍然延续着数据表中不提供针对有源功率的技术规格的这样一个思路,但是这种想法是错误的,其原因是用户无法单凭数据表来计算功率。只要数据表不能提供足够信息,请访问德州仪器在线技术支持论坛社区RS-232论坛来获得帮助。



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