वोल्टेज नियामक एलडीओ की शक्ति और गर्मी अपव्यय दोषों को दूर करता है

डिजाइनर आम तौर पर 4-20 एमए वर्तमान लूप के साथ डिजाइन किए गए औद्योगिक सेंसर और आईओटी सिस्टम को बिजली देने के लिए कम ड्रॉपआउट वोल्टेज नियामकों (एलडीओ) का उपयोग करते हैं।बिजली की खपत और सीमित स्थान पर ध्यान केंद्रित करने वाले अनुप्रयोगों के लिएइस बिंदु पर डिजाइनरों को वोल्टेज नियामकों (जिन्हें बक कन्वर्टर्स भी कहा जाता है) पर स्विच करने पर विचार करना चाहिए।विशेष रूप से उच्च ऊर्जा दक्षता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, गर्मी अपव्यय प्रदर्शन, और विस्तारित बैटरी जीवन।

4-20 एमए वर्तमान लूप सेंसर से एक प्रोग्राम योग्य लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) को माप परिणामों को प्रसारित करने के लिए एक मजबूत और विश्वसनीय विधि है,और पीएलसी के नियंत्रण आउटपुट को प्रोसेस मॉड्यूलेशन उपकरण में ट्रांसमिट करनायह प्रणाली घुमावदार जोड़ी केबलों का उपयोग करके सटीक और शोर प्रतिरोधी लंबी दूरी के सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करती है, जिससे यह विभिन्न औद्योगिक वातावरणों के लिए आदर्श विकल्प बन जाता है।तार की लंबाई के बावजूद, वर्तमान स्थिर रहता है, जिससे यह कारखानों, प्रयोगशालाओं और दूरस्थ निगरानी अनुप्रयोगों के लिए एक मानक विन्यास बन जाता है।

एलडीओ और चालू लूप में स्विचिंग नियामकों के बीच व्यापार-बंद का मूल्यांकन करने से अधिक स्मार्ट और अधिक टिकाऊ डिजाइन प्राप्त करने में मदद मिल सकती है।

एलडीओ का अभी भी कुछ विशेष स्थितियों में स्थान है, जहां यह अति-कम शोर, सरलीकृत सामग्री सूची या न्यूनतम वोल्टेज विनियमन सीमा जैसे फायदे प्रदान कर सकता है।वे कम अंतर्निहित दक्षता है क्योंकि वे गर्मी के रूप में इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच अंतर दूरइस तरह की ऊर्जा की बर्बादी से अनुप्रयोगों में थर्मल लोड में वृद्धि हो सकती है और पोर्टेबल या दूरस्थ अनुप्रयोगों में बैटरी का जीवन काफी कम हो सकता है।

जब दक्षता, गर्मी अपव्यय प्रदर्शन, या बैटरी चलने का समय महत्वपूर्ण है, तो सिंक्रोनस वोल्टेज कमी एक बेहतर विकल्प हो सकता है।आधुनिक सिंक्रोनस वोल्टेज कम करने की तकनीक 85% से 95% की दक्षता प्रदान कर सकती हैLDO गर्मी के रूप में अतिरिक्त वोल्टेज को दूर करेगा,जबकि वोल्टेज नियामकों प्रभावी रूप से उपयोगी वर्तमान में अतिरिक्त वोल्टेज परिवर्तित कर सकते हैं, इस प्रकार अधिक बिजली खपत कार्यों को प्राप्त करने के बिना ओवरहीटिंग या ऊर्जा की बर्बादी।

ये विशेषताएं वोल्टेज नियामकों को किसी भी 4-20 mA लूप (जैसे बैटरी संचालित सेंसर) के लिए पसंदीदा समाधान बनाती हैं, जिनके इनपुट मार्जिन कुछ वोल्ट से अधिक होते हैं, जिन्हें थर्मल दक्षता की आवश्यकता होती है,या सीमित शक्ति पर दीर्घकालिक संचालन की आवश्यकता.

यदि निर्दिष्ट आपूर्ति वोल्टेज वर्तमान लूप ट्रांसमीटर द्वारा आवश्यक वोल्टेज से लगभग 6V अधिक है,और वहाँ छोटे प्रेरक और आउटपुट कैपेसिटर समायोजित करने के लिए सर्किट बोर्ड पर जगह है, तो एक कुशल सिंक्रोनस बक नियामक आमतौर पर सबसे अच्छा विकल्प है। यह प्रभावी रूप से वोल्टेज को कम कर सकता है, गर्मी की बर्बादी को कम कर सकता है,और 4-20 mA लूप में अन्य कार्यों को बिजली देने के लिए पर्याप्त वर्तमान सुनिश्चित करेंइसलिए, यह आधुनिक ट्रांसमीटरों के लिए एक आदर्श विकल्प है, जिन्हें औद्योगिक वातावरण में विश्वसनीयता और ऊर्जा दक्षता दोनों की आवश्यकता होती है।

वोल्टेज रेगुलेटरों का गर्मी फैलाव लाभ उच्च धारा और उच्च तापमान वाले औद्योगिक मॉड्यूलों में हीट सिंक की आवश्यकताओं को काफी कम करता है।यहां तक कि एक 5 μ A बक्की सर्किट में एलडीओ से अधिक दक्षता है, क्योंकि यह बैटरी वोल्टेज का एक महत्वपूर्ण हिस्सा गर्मी में परिवर्तित करता है।

ड्राइव लूप
4-20 एमए वर्तमान लूप साइट पर सेंसर और नियंत्रण प्रणाली के बीच जानकारी भेजने के सबसे आम तरीकों में से एक है जो उनके डेटा का उपयोग करते हैं। सिग्नल तापमान, दबाव, प्रवाह दर,और यहां तक कि वाल्व स्थानांतरित करने के लिए निर्देशयह सरल, विश्वसनीय और लंबी दूरी के उपयोग के लिए प्रभावी है।

वर्तमान लूप (चित्र 1) तापमान या दबाव सेंसर जैसे उपकरणों से माप संकेतों को प्रेषित कर सकता है,या वाल्व पोजिशनिंग जैसे तंत्रों को स्थानांतरित या विनियमित करने वाले उपकरणों के लिए नियंत्रण संकेत.

4-20 एमए के वर्तमान लूप का आरेख
चित्र 1: औद्योगिक स्वचालन, सेंसर प्रणालियों में एनालॉग संकेतों को प्रसारित करने के लिए वोल्टेज के स्थान पर वर्तमान का उपयोग कैसे किया जाता है, यह 4-20 mA के वर्तमान लूप का एक स्केमेटिक आरेख दर्शाता है।और प्रक्रिया नियंत्रण अनुप्रयोग. (छवि स्रोतः एनालॉग डिवाइस, इंक)

वर्तमान चक्र में चार मुख्य घटक होते हैंः

डीसी बिजली की आपूर्तिः सेटिंग्स के आधार पर, यह 9 वी, 12 वी, 24 वी या अधिक हो सकती है। बिजली की आपूर्ति द्वारा प्रदान किया गया वोल्टेज अधिक होना चाहिए - कम से कम 10% अधिक,जो भी वोल्टेज की मात्रा है कि सभी घटकों (ट्रांसमीटर, रिसीवर, वायरिंग) लूप में "घटता है" जब धारा बहती है। फिर, स्थानीय नियामक सेंसर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली देने के लिए इसे नीचे ले जाता है।
सेंसर के एक तरफ स्थित ट्रांसमीटर भौतिक दुनिया का प्रतिनिधित्व करने वाले विद्युत संकेतों को प्रसारित करता हैः सेंसर तापमान, दबाव, दूरी,या अन्य भौतिक मापयदि यह एक एनालॉग वोल्टेज है, तो ट्रांसमीटर का वोल्टेज करंट कन्वर्टर इसे 4 एमए से 20 एमए के अनुपातिक करंट में परिवर्तित करेगा। यदि यह एक डिजिटल सेंसर है,आउटपुट को डीएसी के माध्यम से एनालॉग करंट में परिवर्तित किया जाता हैट्रांसमीटर की अपनी पावर सप्लाई होती है, जैसे कि एलडीओ या वोल्टेज रेगुलेटर।
नियंत्रण के अंत में रिसीवरः रिसीवर 4-20 एमए सिग्नल पढ़ता है और इसे वोल्टेज में परिवर्तित करता है जिसे नियंत्रण प्रणाली माप, प्रदर्शित या निष्पादित कर सकती है।
लूप वायरिंग बिजली की आपूर्ति, ट्रांसमीटर और रिसीवर को श्रृंखला में जोड़ती हैः लूप हजारों फीट लंबा हो सकता है।एक ही दो तारों एक साथ शक्ति और संकेत धाराओं प्रेषित4-वायर प्रणाली शक्ति और संकेतों को प्रेषित करने के लिए विभिन्न तार जोड़े का उपयोग करती है।
-40° से +105° सेल्सियस के तापमान वाले कठोर औद्योगिक वातावरण में भी, वर्तमान लूप के घटकों को सटीक, ऊर्जा कुशल और विश्वसनीय होना चाहिए।वे लूप की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक सुरक्षा और सिस्टम स्तर के कार्यों का भी समर्थन करना चाहिए.

एलडीओ की सीमाओं को दूर करना
रैखिक नियामकों का उपयोग करना आसान है और कम शोर है, लेकिन वे अतिरिक्त ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अपशिष्ट होता है, और उपलब्ध वर्तमान की निचली ऊपरी सीमा होती है।जैसे-जैसे डिजाइनर ट्रांसमीटर में अधिक विशेषताएं जोड़ते हैं, जैसे कि डायग्नोस्टिक्स, डिजिटल इंटरफेस या लोकल इंटेलिजेंस, बिजली की आपूर्ति की मांग भी बढ़ जाती है, जो एक साधारण एलडीओ प्रदान करने की शक्ति से अधिक हो सकती है।एक बेहतर विकल्प अधिक कुशल स्विचिंग नियामकों का उपयोग करना है, जैसे कि एनालॉग डिवाइस, इंक की LT8618 श्रृंखला।

LT8618 एक कॉम्पैक्ट लेकिन शक्तिशाली बक कन्वर्टर है जिसे कठोर वातावरण के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें औद्योगिक, ऑटोमोटिव और अन्य अनुप्रयोग शामिल हैं जिन्हें अप्रत्याशित शक्ति की आवश्यकता होती है।यह विशेष रूप से 4-20 mA वर्तमान लूप सिस्टम में उपयोग के लिए उपयुक्त है, अल्ट्रा-कम स्थैतिक धारा, उच्च दक्षता, व्यापक इनपुट रेंज (3.4 वी से 60 वी, निरंतर संचालन) और 65 वी तक के क्षणिक वोल्टेज स्थितियों के साथ।

LT8618 श्रृंखला विभिन्न औद्योगिक और लूप बिजली आपूर्ति अनुप्रयोगों के लिए बहुक्रियाशील वोल्टेज नियामक प्रदान करती है। उदाहरण के लिएः

LT8618EDDB-3.3 # TRPBF (चित्र 2 में स्केमेटिक आरेख देखें) एक स्थिर 3.3V आउटपुट प्रदान करता है,इसे उन डिजाइनों के लिए आदर्श बनाता है जिनके लिए औद्योगिक और क्षेत्र के वातावरण में आम अप्रत्याशित वोल्टेज रेल को संभालने के लिए स्थिर और अच्छी तरह से परिभाषित वोल्टेज की आवश्यकता होती है. इसका पीक आउटपुट करंट 100 एमए है, जो सेंसर, ट्रांसमीटर और अन्य सहायक सर्किट को पावर देने के लिए उपयुक्त है। अल्ट्रा-लो स्टेटिक करंट कम गतिविधि अवधि के दौरान बिजली की हानि को कम करता है,सिस्टम की दक्षता और बैटरी जीवन को बढ़ाने में मदद करता है.