方案助您决胜 PLC & 变送器 之 TI全方位解决方案

大家早上好 我先自我介绍一下我叫Jamie 我是locate在上海 我是上海这边负责那个analog的FAE 今天我非常高兴有这个机会能够给大家来讲下TI在这个PLC 和Transmitter这一块因为这两个应用在工业里面 实际上是最多最多的两个应用 对吧 给大家来看TI有哪些方案 那这个topic主题还是比较大的全方位解决方案 所以这里面的话我会给大家show我们整个的一个 Total Solution 包括刚才Hubert在讲我们有很多TI design 针对PLC 针对Transmitter 我们有哪些比较非常popular的一些TI design给大家看一下 然后我其中会挑几个我觉得会比较主流的一些料 给大家先看一下 那这页的话我相信大家应该都很清楚 这个是整个工艺自动化的流程 包括 对上面的PC的上网机再到POC到下面的各种Transmitter 或者CMC 或者Motor Control 就实际上是工业里面非常典型的一个框图 给大家一个overview的概念 下面的话 我们就分成两个部分 首先的话给大家看一下PLC 那PLC的话 大家其实可以简单的来看就是 这张图了 这张图比较general大家可以看到这一堆里面其实 包括的模块其实主要的是电源 其他的就是 AI AO DI DO 还有或者下面还有一些比较special的 包括一些Safety的Module 那其实一般来说的话 大家做的比较多 就是上面五个部分 包括就是AI AO DI DO包括Power Supply 对吧 那刚才的那个是比较简单那如果我们再往下 深入一点来看那可能就是长成这个样子 举个例子就对那个AI的Module来说的话 那里面到底有哪些东西 这个也是给大家看一个overview的概念 那我们下面的话就从那几个模块的下面再深入往下看 那首先的话就是从AI的这个就是Analog Input Module来看的话 这个实际上是我们内部一个非常完整的AI框图 不过我只是做了一个Group Isolation因为有一些Isolation可能是 单独的嘛 它可能有很多个 我们这个就是做一个SPI的一个隔离的框图 大家可以看里面就是整个的架构的话 上面可能有一些电源下面的话就是运放进来之后有MUX 进入到ADC来选择到底是哪一个通道 然后数字格里送到这边的那个MCU来做一些处理之后 再通过这个Interface再传到后面去 对吧 那在这个里面的话其实 TI在每一个部分都有相对的解决方案 后面我给大家看一下那个表 因为这个的话是一下总功能那看电源的话可能就是 包括我们隔离的方案 还有5017 我不知道大家之前有没有了解过这个IC 这个IC就是做这个Fly-Buck 它那个Buck不是B-A-C-K 是B-U-C-K 这个也是TI的一个专利的一个技术 它用一个相当于是做一个Buck的DCDC 可以实现隔离的架构 这样的话它做起来那个电源的架构非常简单 那后面的话还有一些像 包括一些DCDC和一些简单的隔离那种55的方案 这个我就不主要介绍 然后这边的话 就是在AI这种Module我们所有的一个方案 这是左边的Catalog 其实我们那个刚才对应的框图里面 的那个东西对应起来了 其实说这边的话我们会把所有的方案都列在上面 那这边的话大家会看到就是说这里面内容非常非常多 因为确实工业应用里面像PLC确实是一个很复杂的系统 这么多的料里面今天我想给大家将主要是几个东西 第一个就是ADS8688 这个下一页我有比较详细的介绍 那其他的话 包括一些运算像OPA OPA的话 大家都知道就是TI之前性能非常好的一款 然后在这个OPA的基础上我们后面会有一个TOV的系列 那个的话性价比可能会更好 大家可以关注我们后面应该会有就是后续的话 会有一些相对应的TOV运算的推荐 另外的话 就是说像隔离的话 这个其实刚才Hubert那个Center里面他也有讲 就是TI的融合技术现在在工业里面也非常popular 那另外的话 就是一些485还有一些电源的方案 这个其实都非常popular都是像LED75 工业应用上用得非常多 那接下来的话这个模块主要是想给大家看一下 我们这个ADS8688或者8684 那这个实际上是一个4000 就是后面你可以带上后缀 后缀就是跟4000或是8000 它实际上是一个非常集成化的方案 那我们可以把它理解成模拟前端一个方案 那它里面有什么 主要有哪些东西 大家都可以来看它的这个框图 这个是一个非常简单的一个框图 它里面其实 大家应该还记得我们刚才看AI的那个模块吗 它前面的运放 包括它的那个MUX 包括它的ADC 包括它后面的输出 还有Reference 转机的ID里面是把这四块东西全部都包在一起去了 是一个非常集成化的IC 那这个IC的话 大家可以看得到 它支持单极性和双极性的运作都可以来做 包括+-5伏 +-10伏或者说0到10伏 0到5伏 这个大家的可选性都非常高 而且还有一个特别好的是 它非常简单 它的供电只要一个单电五伏就好了 它并不需要做非常复杂因为大家可以看之前的一些很多方案 因为您设计到运放它有一些正压 负压 包括ADC这边 它有很多个电压 这样的话整个系统上的设计非常复杂 那我们这个非常非常简单 你只要给它一个五伏然后再加我们这个IC就非常简单 那另外的话 大家也可以看得到 这个输入阻抗的特性 它是一个cross-end resistance是一个阻抗 所以在这边的话里面的这个对你前提的要求也非常低 因为我这个阻抗也非常高 对吧 其他的一些特性的话大家可以一起来看 包括我们里面 的那个Reference电压的精度包括我的温飘 另外一个很主要的这里面SAR ADC的一个特性 这个是一个400K的SAR ADC 大家可以看AC的Performance和DC的Performance都非常好 一个是91 dB的SNR它的OFFSET是小于1毫伏的 所以这个的话 现在在POC的场合特别是AI的Module里面 是我们可以看到 这个应该是TI非常有竞争力的一颗料 整个方案非常简单 然后集成度非常高 集成化可能也是今天Section里面很重要的一个内容 因为后面大家可以看到TI做了非常非常多集成的方案在里面 这样的话 对大家的方案来说都能做到尽量清洁 尽量简单 刚才讲的是AI其实另外一部分就是AO 对吧 AO的话 大概是长什么样子呢大家可以看到 这个其实 这边其实都比较类似的都是Interface和Controller MCU 但是实际上在这边就有些不一样就相当于隔离过来之后就是DAC的 因为你是Analog Output 对吧DAC就可能会有一些运放在后面 后面就可能接到 可能要接一些relay 或者说一些Interface在后面 其实这一张图其实跟前面也是比较类似的 就是我们一个电源的方案 这个可能就是 今天就不讲这个了 这一页是我们的一个summary 就是针对在 针对在AO这一块的Solution包括我们要做 插电的话那输出啊 包括DAC的方案 包括一些运放包括一些隔离485电源 这个其实都比较类似 今天的话可能主要是有这一颗料给大家看一下 而且这颗料我们后面还有一颗新的料 现在已经有Sample了 叫8775 那个Improvement会比这个更好 因为那个现在可能还没有量产所以今天主要看一下DAC8760/7760 这个其实跟之前比较类似非常集成化的方案 这里面大家可以看到它里面其实把电动环 就是我们之前大家可能很多人都用过 STR那个系列 我们是集成进去的运放集成进去的 DAC集成进去了 前面也有很多模拟的部分全部集成进去了 所以这样的话 让你整个做AI模组的话 其实也很简单 因为大家可以看到前面那部分其实我们把这部分全部都包进去了 所以你这样的话做起来会非常简单 后面的话会有一个比较详细的就是为什么会要8760 这个从Application的角度来说的话 第一个就是说 它的整个应用范围 大家可以看到它可以支持电动环 或者4到20毫安 或者是0到24毫安 这个都可以来选 同时电压输出的话 也是范围非常广另外一个就是它的温度特性 它是-40度到125度整个供应链肯定不会有问题 同时它的集成度这其实我们刚才有highlight过 它里面是包括你可以看到一个是DAC 一个是电动环 还有一个是电压输出的运放 同时还加了一个非常高精度的2.5V的Reference 从它的特性上来看 大家可以来看 就是说 它内部的Reference 它的温飘 包括它的电容能力都是比较大的 同时 它的精准度 大家可以看到TVE 整个是1/1000的精度 同时Drift是非常小的 所以刚才是讲的AI AO 下面给大家简单看一下DI DO这个部分 同样 大家也可以看 这个是 DI DO模块的框图 这个相对而言 它可能不需要那么多的ADC DAC在里面 因为它的本来就是数字化的 这样的话 后面可能就涉及到一些 就是数字格里的要求比较高 还有 包括后面的一些Interface这个是电源的方案 给大家简单看一下 在这个整个的里面同样有这样一个表 就是说 我们的各个部分我们的Output Input 大概有哪些东西 在这个里面 可能主要给大家因为今天是 时间确实比较赶 所以主要给大家介绍两个东西 一个是我们的DRV8860 8860我不知道大家之前有没有看到过 因为我相信ULN2003大家应该用得非常多 在这种应用里面你去驱动后面的relay那边的 然后我们这个DRV8863相当于是一个加强型的ULN2003 同时它前面还加了一个595在前面 就相当于可以直接是一个Digital Control 你结合后直接来控制后面整个八个channel的 相当于是一个下管的驱动 所以可以看到我们最大的一个优点是 我们的驱动能力会比ULN2003大 因为大家都知道ULN2003的话 大概是 100毫安一个level我们这个输出可以到200毫安 同时支持100%的Duty 同时大家后面可能看得清楚一点 就是说到底我们是 在哪些场合可以换2003 一个是说 2003电流能力小这个刚才有聊过 同时的话 有很多客户比如说用 ULN2003的话 你知不知道你的接口会非常多 因为如果你是有八个口的话你到时候会要很多 那你就是需要595或者前面的东西嘛 如果用我们这个的话它是把IC也集成进去了 所以相当于这个IC大家可以理解成是一个595 加上两颗ULN2003并联 所以这样的话如果你们有用到这个场合的话 这个IC的集成度会非常非常高 然后同时的话就是说还有另外一点 我们有加强的 就是保护功能因为我下面一个Session就是讲 TI的马达驱动 这个实际上跟MOTOR DRIVER是比较类似的 它里面其实我们非常看中的一个点就是 保护功能 就是说在整个情况下 我们的内部的过流过压保护各种保护是不是非常全面 所以说 我们在这一块ULN2003也有非常大的提高 所以这里面就是再总结了一次其实刚刚很多东西都讲过了 所以特别highlight就是我们这个保护也非常非常好 过流保护 开路保护 然后包括检测反馈 整个保护功能都非常非常好 另外一个是我们的隔离 隔离的方案 就是我们的融合的方案 这个是我们新推出来的一个最新的ISO73的一个低功耗的 就是3000伏的一个ISO隔离方案 大家可以看这边红色标注的地方 其实我们已经过了非常非常多的认证 在整个工业场上用得非常非常多 然后这个是3000伏的 然后我们还有一个加强绝缘的ISO78 在ISO78的基础上我们还有一个ISO77 可能晚一点会推出来 所以这个是TI在隔离方案上的一Roadmap 我们后面的后续产品会非常非常全面 OK 然后另外一部分就是我们的刚才Cooper有讲了 就是我们的TI DESIGN这个里面可能没太多时间一一过 就给大家看一下 大家可以看到我们有非常非常多的TI DESIGN 这个只是我们摘录出来的PLC的其中一部分 可以看到非常非常多 这么多的所有材料大家都可以通过myTI 在TI的官网上都可以下载到 大家如果后面有兴趣的话可以来下一下 第二个Section就是Transmitter这一块 Tansmitter这一块可能比PLC相对简单一些 但是它整个的Solution方案因为现在对体积的要求越来越小 对精度的要求越来越高所以实际上整个业界对 新的方案或者说更小的方案的要求还是很高的 因为时间比较紧 这边基础的我就不一一给大家过了 简单来看 就是这个是一个比较简单的 我们如果是说 Transmitter的典型的框图包括我们前面的ADC MCU MCU采样完之后通过DAC输出然后通过4到20毫安电动环 再给到你的host上 这个是整个的一个系统 在这个系统里面的话其实我们实际是分为两种情况 一种因为刚才这种明显是非隔离的 如果要有非隔离的方案的话大家这边可以看 我同样也给大家一个List 这个材料大家晚一点可以跟照这个来选你们相对的方案 会比较快 在这个整个系统里面 设计里面其实有几个地方会很关键 第一个就是说因为大家都知道供电 所以你板子上的功耗控制一定要很低 要不然的话 你没办法做最小的电流的 会超过一般来说都是要求3.2 3.5毫安 第二个就是板子 现在板子做得越来越小 后面大家可以看一下我们有一些实例 同时还有一些 现在Sensor方面的要求也会越来越高 所以我们这方面也会有一些考虑 还有一些就是保护 还有一些工业上可能有50Hz 60Hz的Rejection 怎么样来抑制 还有就是可能很多应用商没有Calibration 这些都是我们在考虑的一些要点然后在我们的设计里面都会加进入 后面的话就是隔离了这个我们赶快过一下 然后这边的话 在这个Transmitter的话 可能主要给大家讲三个东西 第一个是我们的PGA900/300 关于这个大家之前有听过吗 就是TI PGA的方案也是一个非常集成化的方案 那大家可以看得到说 其实之前的像Transmitter它们的板大概会这么大 但是现在如果用我们PGA的板子的话 我们可以看得到 它就变小很多很多了 大概从24变到大概17毫米就可以搞定 而且那个板子上的IC会非常非常少 我们直接看那个好了可能会更全面一点 PGA900大概是什么样的大家可以来看一下它里面的框图 它实际里面包括三大部分 第一部分是信号的输入和基地 包括它有一些电流源 电压源 Reference 再包括里面的PGA和ADC 它全部都在里面 同时第二部分就是说 它有一个控制程序 这个就是之前如果是分离的方案的话 相当于就是里面的MCU该做的事情 相当于MCU的COM包括在我们的PGA900里面 我们这个是有一个M0的Core 那同时我们的数字接口后面有非常完善 有OWI SPI UART里面应有尽有 还有电动环 电压输出 这里面其实所有的都有 所以这边就是 它会讲的比较细 包括我们前面的几率 电流几率 电压几率 还有我们的模拟前端 内置的Reference 包括我们里面M0的Core包括里面还有积分器 OTPXRAM 这个我相信大家都比较清楚我就快一点过 供电部分也比较简单它的电压输入范围非常宽 你只用一个电源就OK了 其他的话 它还有两个GPR口来做一些各种控制会比较方便 然后AD DAC是14 Bit的DAC也全是包在里面的 包括它可以做电流环点就是电压输出 都是可以来做的 那另外一部分就是说 很多客户就说应用里面不需要PGA900 因为他觉得里面有MCU相对编程比较麻烦 所以我们考虑到大家的一个想法 相当于在PGA900的基础上我们又做了一颗 更简单的版本 就是说 我们把所有的算法都固化在硬件里面 所以大家在做的时候 就不需要说你再有什么算法 你直接添上去用就可以了不用任何的Program 可能只是一些简单的寄存器的配置 这部分的话 大体跟PGA900比较类似 主要的区别是中间这部分我们做了一些简化 没有用非常复杂的M0的核大家不需要去做算法相关的 我们算法都是在里面内置的 这个部分的话 架构是比较类似的 我就赶快过一下 然后这边就涉及到我们的参考设计了 大家来看这个参考设计现在变得非常非常简单 你减去了Transmitter的板子大的就这一台机 其他的都不用它把所有的东西都包进里面 但是这个是一个非隔离的方案 这个是2000制的同时我们也有3000制的方案 这个都是在TI的官网上都有TI的分级站 第二个部分就是说刚才我们讲的PGA300/900 也是一个集成化的方案另外一块就是说 因为PGA300/900里面可能有客户问我们这个里面没有HART的方案 对 我们里面是没有HART的 但是关于HART 一方面TI在做自己的HART的IC 同时另一方面 我们还在用M430 大家应该都听过M430这个是TI的MCU 非常有名的低功耗MCU 实际上我们在通过MCU里面做一些UART的接口 这个我们就 因为简单来看就是这样一个Solution 我们HART的方案是集成在430里面 430可以直接通过包括DB的Filter核 你前面的DAC和前面的电动环 做HART的通讯 这样你们在做起来的话中间就可以少一颗做HART的IC了 因为HART的IC相对而言现在价格还是蛮贵的 所以我们相当于把这个包在430里面了 对你们来说比较简单 同时还有更简单的 因为这个的话你可能还要DAC 对不对 我们还可以把DAC放在430里面 这样的话 实际上大家可以简单来做的话 这两个东西又集成化了 所以就变成说只有一颗了 而且这个里面是包括HART的所以全部都在一颗IC里面 后面会有 后面给大家看一下 所以这一块我们做了两个TI DESIGN 一块是比较复杂版的因为我们里面带的430的话 它的DAC的话 看大家的需求如果说大家需求不高的话 其实用这个就比较简单的它就是一个10 Bit的ADC 这个我们有一个参考设计大家可以看到 这个板子非常非常小 它上面其实没有什么东西就两块料 一颗430加上一个LDO 整个板子就完成了 有的客户可能说 那这里面的DAC要求可能还是比较高 其实我们也有一个TI DESIGN这个实际上复杂一点 后面加了一个DAC 因为有些客户对DAC的要求比较高 所以这个会相对而言复杂一点 但是它也有HART包括各个功能都非常完善 所有的报告TI的官网上都有大家可以去上面看 最后一个部分 涉及到电源 大家都知道这一块TI的积累是非常多的 我们现在有一个新的方案叫Micropower 实际上这个方案现在还没有量产 我只是先给大家看一下让大家知道TI现在在做什么 让大家有一些了解 这个是LM5165 大家可以看到它最大的特点就是Ultra-Low IQ 大家如果是电动环的话刚刚我们讲到 第一个challenge的地方就是电流能力 你要怎么样把整个板子的功耗做到三点几个毫安 这个有时候如果功能多的话实际上还是蛮challenge的 这个就涉及到 如果电源效率高这部分能够补回来 这个就涉及到最关键的在几毫安电流的情况下 你的功耗怎么样能够得到最大的优化 几毫安的电流功耗最大优化其实有一个最大的点 IC自己消耗的电流到底有多少 我们现在新出来的IC是10微安的 这个绝对绝对是业界最低最低的 因为我们电压的范围是要做到65伏的 10微安的IQ电流 同时我们还非常人性化地设计了几个电流限制 因为大家用的场合不一样 如果说后面的电流你担心一些保护 要尽早得保护 你可以把它的限流点设得非常低 这样的话后面电感的选择也比较好选 不至于说有可能电感都烧了结果IC没事 这样的话可以把IC和电感之间的搭配做得更容易 后面给大家简单看一下我们的一些Feature 其实大家可以看第一个就是我刚才说的IQ 第二个就是它的输出电压范围非常宽 你24伏48伏的场合几乎都可以用 同时的话 它的效率 3.5个毫安 90% 后面我会有一张效率体验给大家看 同时它的一些控制模式它有变频的模式 也有定频的模式 大家可以根据自己的需求自己去选 同时我们也有一些固定版本的输出 固定3.3伏固定5伏的版本也都有 我们支持100%的Duty Cycle 而且它不需要外面加一颗额外的大家可以看这个 原理图其实很简单 它没有什么东西 所有的三样管都集成而且它能够支持100% Duty 不需要C負的电流 后面这一些我们就不一一过了 这个也是我们的TI DESIGN 这是我们的一个参考设计 大家可以看得到它其实动了好几个spec 5伏的 3.3伏的 电容大小不一样 这个其实我们都有这个板 大家可以看到非常非常小 最后给大家再Summarize一下 我们刚才讲的一个东西大家主要看一下效率 这个图条横可能上面看得不太清楚 实际上在一个毫安的时候这个效率已经90%了 什么意思 就是说 你如果后面负的电流只有一毫安 你整个系统效率是90%如果跟之前的方案比的话 这个可能有一个十个点 或者十几个点的效率提升 这样你们前面的功耗设计会比较简单 其他部分刚才或多或少有提过 我这边就不再一一讲了 所以这个是我今天讲的