在當今日益自動化和電氣苛刻的工業環境中，傳感器隨處可見。它們變得越來越復雜，但也越來越小。它們的復雜性要求板載開關穩壓器更有效地提供電源，從而最大限度地減少熱量產生。然而，挑戰仍然存在：當這些微型傳感器在高壓工業環境中運行時，如何安全地為它們提供低壓電源？您如何做到這一點，同時保持較小的解決方案尺寸并最大限度地提高效率？

安全供電

傳感器“盒”包括一個前端收發器，用于處理數據并將電源路由到降壓轉換器，該轉換器為 ASIC/微控制器/FPGA 和傳感元件提供適當的電壓。傳感器通常由 24V 直流電源 （V總線).圖2顯示了電源路徑。

圖2.傳感器電源系統

在電源管理方面，工廠車間可能非常具有挑戰性。高壓瞬變比比皆是，因為這些環境中的電纜很長，電磁干擾很強。因此，傳感器內部的降壓轉換器必須承受遠高于傳感器工作電壓的電壓瞬變。

典型的傳感器電源管理解決方案利用瞬態電壓抑制器 （TVS） 來限制輸入電壓 （V抄送）的前端降壓轉換器。相關的輸入電流峰值由電阻R減小P，電壓瞬變源之間的電路徑中的寄生或物理元件（V總線） 和傳感器。

為了說明我們的觀點，讓我們考慮從 LittelfuseTM 目錄中選擇一個 TVS。圖3顯示了TVS的一般特性。

圖3.TVS V-I在傳感器電源系統中的特性

TVS器件為開路，直到其兩端的電壓達到VBR.此時，它開始傳導電流，同時其電壓略微上升至其最大鉗位電壓VC，對應于最大允許峰值脈沖電流 I聚丙烯.產品五Cx I聚丙烯是 TVS 可以處理的最大峰值功率（此 TVS 系列為 400W）。

為了有效保護，TVS VBR必須選擇高于 V恒流（最大）而VC必須低于開關穩壓器的輸入電壓擊穿。

理想情況下，對于額定電壓為 60V 的降壓轉換器，最小 V 的 SMAJ33ABR可以使用33V（和鉗位電壓VC53.3V，遠低于60V）。這提供了高于V的6.6V的工作裕量總線（最大）和低于 6V 的 7.60V（圖 4）。

圖4.理想的電視機選擇

現在，讓我們考慮一種解決空間限制的獨特新方法：將電感垂直集成在IC頂部。MAXM15064喜馬拉雅uSLIC模塊工作在-40°C至+125°C的寬溫度范圍內，采用扁平、緊湊、10引腳、2.6mm x 3mm x 1.5mm封裝。

圖6顯示了使用300mA、60V降壓轉換器模塊實現的大幅減小尺寸。電感器的垂直集成使凈元件面積僅為21mm2.

圖6.電感在MAXM15064喜馬拉雅uSLIC模塊中的垂直集成可實現大幅減小尺寸。

總結

工業 4.0 技術正在為工廠和其他工業環境注入以更少的人為干預做更多事情的能力。智能傳感器在這方面發揮著關鍵作用，但它們也帶來了獨特的電源管理挑戰。uSLIC 電源模塊是一款小巧、高效、低 EMI 的降壓轉換器，非常適合為微型傳感器供電，使工業應用栩栩如生。

審核編輯：郭婷