聚焦高性能模擬與數模混合產品的供應商思瑞浦3PEAK（股票代碼：688536）推出全新16位數模轉換器（DAC）TPC2221。該產品采用串行輸入設計，具備4mA-20mA高精度電流輸出、完整環路供電實現低功耗運行，可廣泛應用于工業自動化控制、變送器、Hart通信領域。

二線制變送器是通過兩根導線同時傳輸電源和信號的工業儀表。 二線制變送器輸出標準信號為電流信號（如4mA~20mA），24V供電為主，常用于遠距離信號傳輸、本安防爆等場景。TPC2221以較低的功耗、優良的全溫精度、高耐壓可靠性、高集成度等優勢，高度適配二線制變送器的嚴苛需求。

01TPC2221產品優勢

高精度電流輸出

二線制變送器的精度決定了信號傳輸的準確性，直接影響控制系統的可靠性。 輸出誤差通常要求在±0.1%~±0.5%FS（FS為滿量程），高精度場合（如實驗室或精密控制）需≤±0.05%FS。

環路電壓為24V，REFIN=REFOUT1，內部NMOS，內部RSET，RLOAD=250Ω條件下測試，經過兩點校準測量，消除偏置誤差與增益誤差，TPC2221的常溫精度表現優異，其精度可達到0.005%FSR。

在LOOP VOLTAGE=24V，REFIN=REFOUT1，外部NMOS，外部RSET(0.05%。2ppm/℃)，RLOAD=250Ω條件下測試，TPC2221的常溫精度在0.1%以內；全溫精度表現優異，-40℃~85℃下， 輸出精度即使未校準也可達到0.12%FSR； 校準后可達0.04%FSR。

超低靜態功耗

二線制變送器在無信號輸出時需較低待機功耗，因為4mA為標準信號下限，整機自身功耗一般控制在3.2mA~3.5mA以下。這對電路中每個功能的功耗都提出了很高的要求。TPC2221在16bit高精度DAC正常工作、開啟了內部高精度基準和高壓LDO的功能下，自身功耗較低。

環路電壓為24V，工作溫度為-40℃~125℃，內部基準開啟，同時能夠提供3.355mA電流給其它設備供電的條件下，靜態電流最大僅為145μA。

支持多檔位線性穩壓器輸出

TPC2221內部集成高壓線性穩壓器，最大輸出電流能力7mA，能為智能變送器內的外設元件提供所需的低壓電源，可有效節約系統功耗預算，有助于開發高性能、功能豐富的智能變送器。 并且減少了元件總數，有助于縮小二線制變送器的體積，提高系統可靠性。

通過配置引腳REG_SEL0，REG_SEL1，REG_SEL2可配置多個檔位的電壓輸出(1.8V，2.5V，3.0V，3.3V，5V，9V，12V，20V(可選))： 最高支持輸出20V。

TPC2221可以支持客戶在穩壓器后級加DC-DC，為變送器內的外設元件供電，即有效節約系統功耗預算，滿足二線制變送器整體低功耗設計要求，也有助于在本安防爆場景中滿足本質安全標準。客戶在穩壓器后級使用DC-DC 場景帶來有兩個好處：1.降低DC-DC和外圍電容的耐壓等級；2.降低系統總電流，以放寬對前端傳感器、處理器等電路的功耗限制。

環路電流長線建立(無過沖)

在環路變送器應用中，需要考慮線纜長度，線纜越長，等效電感越大，在電流建立過程中，會出現過沖現象。下圖為TPC2221環路中串接47mH的電感，CIN=168nF條件下的環路電流建立，無過沖。出色的帶載能力和階躍響應，能帶大電感的同時，也能保證響應平滑穩定。

溫升性能出色

環路電壓為24V，Loop Current=24mA，此時芯片功耗為0.5033W，TPC2221的溫度為46.3℃(TA=25℃)。使用外部NMOS，此時芯片功耗降低為0.2748W，芯片溫度38.5℃(TA=25℃)，溫升還能在原來基礎上降低8℃，為客戶減少散熱成本。

02TPC2221產品特性

?內置高精度16bitDAC及電流輸出環路，引腳可選NAMUR兼容多種輸出范圍：

– 4mA至20mA
– 3.8mA至21mA
– 3.2mA至24mA

?免校準輸出誤差（Typ.）：

常溫為0.1%FSR以內，全溫為0.17%FSR以內 (內部基準，外部RSET，-40℃~125℃)

?低靜態電流：150μA(最大值)

?片內基準電壓溫度系數：

4ppm/°C(典型值)，可以達到分立高精度基準的水平

?可選穩壓器輸出（最高可到20V），支持高耐壓環路電壓范圍：5.5V至60V，大幅提升系統可靠性

?支持HART通信，溫度監測與環路電壓監測

?工作溫度范圍：?40°C至125°C ，TSSOP-28封裝與QFN-32封裝(Development)，小封裝集成化設計

03TPC2221典型應用

TPC2221典型應用原理圖如下：