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產(chǎn)品分類

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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
FFC連接器

RS-232 接口器件的有功功耗篇章:為什么它沒出現(xiàn)在產(chǎn)品說明書中?

發(fā)布日期:2022-04-28 點擊率:65

系統(tǒng)設(shè)計人員經(jīng)常會找不到典型產(chǎn)品說明書中提及的有功功耗。不少RS-232接口器件產(chǎn)品說明書僅規(guī)定了空載和關(guān)機(jī)設(shè)置下的電源電流。然而,當(dāng)連接到遠(yuǎn)程RS-232器件時,RS-232器件只適用于通信。數(shù)據(jù)線的電容和遠(yuǎn)程接收器的電阻可增加本地RS-232器件的負(fù)載,從而增加功耗。雖然大多數(shù)新型RS-232器件會至少有一項有功電流或功率技術(shù)規(guī)格,但不少RS-232器件卻沒有這樣的技術(shù)規(guī)格。

 

有功功耗是負(fù)載所消耗的功率與器件中所損失的功率之和。第一步是為接收器電阻器和線纜電容計算負(fù)載功率。表達(dá)式1是遠(yuǎn)程接收器電阻器功率公式,表示為通道數(shù)乘以驅(qū)動器電壓的平方,再除以接收器電阻。

 

N × V2/R   (1)

 

表達(dá)式2是數(shù)據(jù)線的功耗,表示為驅(qū)動器峰峰值電壓的平方乘以頻率和電容。本地RS-232驅(qū)動器的數(shù)量對此沒有影響,因為每次只接通一個驅(qū)動器。

 

F × C ×(2 × V)2   (2)

 

持續(xù)接通的RS-232數(shù)據(jù)流的最高頻率是波特率的一半。任意數(shù)據(jù)流的頻率是波特率的30%。

 

總負(fù)載功率是電阻性功率(表達(dá)式1)與電容性功率(表達(dá)式2)之和。

 

P = N × V2/R + F × C ×(2 × V)2

 

對沒有電容器充電泵或電感型充電泵的器件而言,負(fù)載所需的電源電流與負(fù)載電流是相同的。電源和輸出電流直接成正比,這一點與線性穩(wěn)壓器相似。

 

因此,您需要把負(fù)載功率轉(zhuǎn)換為負(fù)載電流。負(fù)載電流等于負(fù)載功率除以驅(qū)動器電壓。

 

I =(N × V2/R + F × C×(2×V)2)/ V

 

這可簡化成方程式3(表示有功負(fù)載電流)。

 

I = N × V/R + 4 × F × C × V   (3)

 

使用有功負(fù)載電流(它與電源電流相同)來計算由負(fù)載產(chǎn)生的電源功率。加上空載功率,可得出總系統(tǒng)器件功率。

 

下面是兩個示例,說明了如何計算有功電源功率。

 

示例1

 

GD75232收發(fā)器擁有三個驅(qū)動器和五個接收器。VDD = 9V,VSS = -9V且VCC = 5V。最大電源電流分別為15mA、15mA和30mA。最大空載功率為9V × 15mA + -9V × -15mA + 5V × 30mA = 420mW。這是靜態(tài)(空載)功率。

 

數(shù)據(jù)流是120k波特的交替位模式,線纜電容為2500pF,遠(yuǎn)程接收器的電阻為3千歐(kΩ)。RS-232驅(qū)動器電壓為7.5V。

 

將示例參數(shù)代入方程式3,計算出負(fù)載電流。

 

I = 3個通道 ×7.5V/3000kΩ+ 4 × 120kbps/2 × 2500pF × 7.5V = 12mA

 

由于該電流來自VDD或VSS,所以支持該負(fù)載所需的電源功率為9V × 12mA = 108mW。

 

總功率等于空載(靜態(tài))功率(420mW)加上有功功率(108mW)—— 計算出的總功率值為528mW。

 

示例2

 

TRS3232E多通道RS-232線路驅(qū)動器/接收器擁有兩個驅(qū)動器和兩個接收器。VCC = 5V。空載ICC最大值為1mA。

 

該器件擁有一個電容器充電泵,通過消耗電流既可提升電壓也可使電壓反相。如果產(chǎn)品說明書中有兩個額定負(fù)載值,那么您就可以計算出該充電泵的效率,但產(chǎn)品說明書中沒有這樣的技術(shù)規(guī)格。在這種情況下,您必須根據(jù)經(jīng)驗來測量有功電流。功耗會隨數(shù)據(jù)流的頻率和線纜電容以及接收器輸入電阻而變化。請看下面的示例:

 

  

1TRS3232E功耗與頻率(每通道電阻為3kΩ

 

之前基于TTL的RS-232器件無有功電流技術(shù)規(guī)格 —— 這沒多大關(guān)系,因為在三電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有功功率的計算很容易。后來單電源充電泵RS-232器件延續(xù)了“產(chǎn)品說明書上無有功功率技術(shù)規(guī)格”的思路,但這種想法有誤,原因是您無法僅根據(jù)產(chǎn)品說明書來計算功率。無論什么情況下產(chǎn)品說明書未提供足夠的信息,均可訪問TI E2E?社區(qū)RS-232論壇尋求幫助。

 

其它資源

  • 在TI E2E?社區(qū)論壇咨詢問題并瀏覽答案。

  • 訪問TRS3232E產(chǎn)品頁面,以下載產(chǎn)品說明書和應(yīng)用手冊。

  

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