低功耗两线制涡轮流量计

图２ 各模式转换框图

  由图２可知，ＭＳＰ４３０在不同模式下的功耗相差很大，较低功耗０．１_μＡ，在活动模式下的功耗取决于系统的工作频率与供电电压，特别是系统频率。当系统主时钟频率为１ＭＨｚ时，工作电压为３Ｖ，电流消耗为３７０_μＡ，根据式（４）和（５）可计算出，当系统工作频率为４ＭＨｚ，工作电压３．３Ｖ，电流消耗相当于１．６９ｍＡ。因此，系统在运行时，根据涡轮信号的变换率，选择不同的工作模式，以降低系统的功耗。


  ３．２ ４～２０ｍＡ输出和电源供电模块功耗问题一直是４～２０ｍＡ 输出电路设计的难点之一。解决这一问题的主要方法是信号线与电源线复用。这样功耗问题得以保证，并且为仪表两线制工作提供足够的电流。但经过实际测试，当单片机处于高频时钟工作，并且所有外设全部工作，其电流消耗超过４ｍＡ。为了解决这样的问题，通过ＤＣ／ＤＣ对复用线进行分流，还解决了数字部分的供电问题^{［１３－１４］}。此外，流量计的硬件电路设计均采用低功耗的器件，这也是降低整体功耗的方法之一。
   电流环输出部分的核心是 ＴＩ公司的ＸＴＲ１１５电流环芯片，电路如图３所示。引脚３被看作模拟地，输入端电阻Ｒ_ｉｎ为１０ｋ_Ω，Ｃ 为降噪电容，晶体管的选型主要考虑 ＮＰＮ型，冲击电压，电流以及功耗，鉴于会有温度传导效应，***好不使用贴片的封装，外接晶体三极管 Ｑ１ 只要选用Ｖｃｅｏ＞３６Ｖ^，Ｉｃｍａｘ＞３２ｍＡ^，Ｐｏｕｔｍａｘ＞１．２Ｗ^的 ＮＰＮ^三极管即可，可以考虑下面的一些型号：ＴＩＰ２９Ｃ，２ＳＣ１８４６。
   该电路的工作原理是当ＡＤ７３９１数模转换芯片的６脚输出电压 信 号 经 过 Ｒ２ 转 换 成 ４０～２００_μＡ 的 输 入 电 流^，ＸＴＲ１１５内部有一个１００增益的运放，将输入电流放大为４～２０ｍＡ^的电流。
  外部晶体管 Ｑ１主要作为一个电流输出源，如果使用２４Ｖ和２０ｍＡ 的电流输出，此晶体管的功耗为０．４８Ｗ，ＸＴＲ１１５通过采用外部的晶体管来避免产生温飘，所以在安装晶体管的时候应该避免和模拟部分的电路离的太近，包括ＸＴＲ１１５。在实际电路中，还需给功率管装上合适的散热器。