参考电路 Rev. 0
设计与集成文件 Rev. B

概览

设计资源

设计与集成文件

  • Schematics
  • Bill of Materials
  • Gerber Files
  • Assembly Files
  • Fabrication Files
下载设计文件 4.67 MB

器件驱动器

软件（如C代码和/或FPGA代码等）用于与元件的数字接口通信。

LTC2672 Python Example

LTC2672 Python Drivers

No-OS Driver Source Code

Python Drivers

所用产品

参考资料

  • 查看全部 (5)
  • 教程 (1)
  • 参考电路 (1)
  • 应用笔记 (2)
  • 技术文章 (1)
    • Document Type

    电路功能与优势

    本参考设计为AD5778R电流源输出数模转换器(DAC)提供了一个集成开发平台，旨在简化精密电流驱动应用的评估、原型设计和系统级验证。生成双向输出电流所需的完整信号链集成在单块印刷电路板(PCB)上，减少了外部电路并缩短了设计周期。

    本设计将AD5778R与两个低导通电阻、高连续电流的ADG6412模拟开关相结合，实现对负载电流方向的可控反转。AD5778R设定电流幅值，而GPIO控制的开关选择电流方向，从而使用单极性电流源输出DAC (IDAC)实现双向电流驱动。这种架构允许设计人员在不修改DAC工作模式的情况下评估电流极性控制。

    评估板的设计注重易用性和模块化，支持灵活的负载配置和快速测试：

    • 一路ADG6412路径可将电流引导至板载电阻（R28和R38，阻值均为36.5Ω，并联连接）。板载电阻通过跳线P14进行连接或断开。连接P14跳线帽时，启用板载负载以便立即进行评估；移除P14跳线帽时，断开板载电阻，允许通过负载端子连接任意外部负载。
    • 第二路ADG6412路径提供无负载配置，允许通过螺丝端子连接任意外部负载以满足自定义测试条件。

    板载一个即插即用的Arduino规格接口，为AD5778R和ADG6412器件提供串行外设接口(SPI)连接和通用输入/输出(GPIO)控制，支持与常见微控制器平台和软件环境快速集成，便于进行评估和演示。

    此电路结合AD5778R IDAC、ADG6412模拟开关和ADP7142低压差稳压器(LDO)来生成受控的双向输出电流。此电路采用双极性电源为IDAC、LDO和模拟开关供电，正电源轨电压最高可达+33V，负电源轨电压最低可达−15.75V。

    此电路包含以下关键模块：

    • AD5778R：设定输出电流幅值。
    • ADG6412：通过GPIO切换负载连接并控制电流方向。
    • ADP7142：为 AD5778R提供低噪声、稳定的电源。

    电路描述

    图1展示了使用单极性IDAC和低导通电阻模拟开关实现双向电流驱动的顶层原理图，适用于需要双向负载电流的应用，例如电机控制、感性执行器、信号发生、光子驱动器及通用仪器仪表负载。其概念和工作原理与“AN-2609：如何生成双向电流 | ADI公司”一致，其中提供了使用IDAC和模拟开关的详细理论背景及应用示例。

    Figure 1. Bidirectional Current Drive (Simplified Schematic: All Connections and Decoupling Not Shown)
    图1. 双向电流驱动（简化原理图：未显示所有连接和去耦）

    AD5778R配置为源电流单极性IDAC。IDAC设定负载电流的绝对值，而电流极性则由外部模拟开关处理，该开关由微控制器的2个GPIO控制。IDAC和模拟开关共用相同的电源轨，降低了系统复杂度，并支持双极性电源供电，正电源轨电压最高可达+33V，负电源轨电压最低可达−15.75V，上述限值均由AD5778R的工作范围决定。

    两个低导通电阻、高连续电流的 ADG6412 SPST开关通过GPIO控制反转流经负载的电流方向，形成等效于H桥拓扑的双向电流，如AN-2609所述。系统最大电流受限于ADG6412在25°C时的连续电流额定值847mA，详见数据手册。通过对电流输出端进行短接，AD5778R可实现高达600mA的组合输出电流。若应用需要更高电流，可用ADI公司产品组合中的LTC2662替代IDAC，输出电流最高可达1.5A。但需注意，最大允许电流仍受限于模拟开关的额定值。

    在工作过程中，对于任一给定的电流方向，均有两路开关通道串联导通。每个开关的典型导通电阻为0.5Ω，因此开关网络引入的总串联电阻为1Ω。因此，负载两端的有效输出电压为：

    其中：
    RON是两个有源开关的组合导通电阻。评估负载电压合规范围和余量时必须考虑上述电阻，尤其是在较高输出电流下。
    RLOAD是连接到开关输出的负载。
    IOUT 是IDAC生成的输出电流。

    常见变化

    AD5778R是一款双通道、300mA电流源输出、16位 SoftSpan DAC，与LTC2662和 LTC2672引脚兼容。根据电源电压和电流需求，可选用上述任意一款电流DAC。LTC2662是一款五通道、300mA电流源输出、16/12位SoftSpan DAC，工作电源范围与AD5778R相同（V− = −15.75V，V+ = +33V），提供五个通道而非两个。若应用无需高电源电压，可选用LTC2672，这是一款五通道、低压差、300mA电流源输出、12/16位SoftSpan DAC，工作电源范围较低，为V− = −5.5V和V+ = +5.5V。

    ADG6412是一款0.5Ω RON、±20V/+36V四通道SPST开 关。对于不需要高电源电压的应用，可使用引脚兼容的ADG2412作为替代。ADG2412具有相同的0.5Ω RON，但额定电源配置为±15V、+12V、±5V和+5V/−12V， 适用于低压系统。

    电路评估与测试

    通过安装跳线帽P14对电路进行评估，P14将两个板载电阻R28和R38并联连接。此配置提供的有效电阻负载约为18.25Ω。SDP-K1控制器板用作数字接口，为IDAC提供SPI通信，并提供两个GPIO信号以控制模拟开关。

    图2显示了同时测量的三个信号的示波器波形截图。前两条迹线对应于SDP-K1控制器生成的GPIO信号（GPIO0和GPIO1）。这些GPIO信号控制ADG6412模拟开关，并决定流经负载的电流方向。第三条迹线对应于负载两端测得的信号，代表所产生的双向电流波形。

    当施加到IDAC的输入码接近384时，GPIO信号（蓝色和红色）发生翻转。当达到此码值时，一个GPIO从高电平变为低电平，另一个则从低电平变为高电平。这种互补切换反转了流经模拟开关的电流路径，从而在负载中产生双向电流。

    绿色迹线表示在负载上测得的双向输出电流。IDAC被编程为100mA满量程范围，产生在正值和负值之间交替的正弦电流波形。该波形清晰地展示了如何使用单极性IDAC配合GPIO控制的模拟开关生成双向电流。

    测量结果证实了GPIO切换事件与IDAC输出之间的同步正确，也证实了使用板载负载时双向电流的生成具有稳定性和可重复性。

    Figure 2. Scope Capture of GPIO Control Signals and Bidirectional Output Current
    图2. GPIO 控制信号和双向输出电流的示波器波形截图