3 과도 전류

과도 전류의 한 가지 문제는 ADC 작동 조건 및 주변 회로의 결과로 그 크기와 지속 시간이 크게 달라질 수 있다는 점입니다. 따라서 ADC 데이터시트는 과도 전류를 거의 지정하지 않습니다. 그러나 전원 공급 장치 트레이스와 직렬로 배치된 작은 값 저항을 오실로스코프로 조사하여 지정된 시스템 구성에 대한 과도 전류를 측정할 수 있습니다. 그런 다음 옴의 법칙을 사용하여 결과 전류를 확인할 수 있습니다.

ADS1261에는 전원 공급 장치 출력과 ADC AVDD 핀 사이에 이러한 저항을 통합하는 평가 모듈(EVM)이 있습니다. 그림 1에서는 10Ω 측정 저항(R33)이 포함된 EVM 회로도의 관련 부분을 보여줍니다. 이 저항 전체의 평균 또는 과도 전압 강하를 측정한 후 10Ω으로 나누면 ADS1261로 끌어온 평균 또는 과도 전류를 각각 계산합니다. 이 ADC의 과도 전류 동작을 더 잘 이해하기 위해 다양한 조건에서 여러 테스트를 수행했습니다.

첫 번째 과도 전류 테스트는 AVDD에서 접지까지 권장되는 10µF(C23)와 0.1µF(C24) 디커플링 커패시터를 사용한 파워 업 테스트입니다. 그림 2에서는 이러한 조건에서 ADS1261 과도 전류를 보여줍니다.

PGA가 비활성화되는 평균 전류가 2.7mA(일반) 또는 4.5mA(최대)라는 표 1의 ADS1261 전원 공급 장치 사양을 생각해 보십시오. 그러나 그림 2의 파란색 화살표는 ADS1261이 처음 전원을 공급했을 때 발생하는 250mA 과도 스파이크를 가리킵니다. 이 과도 전류는 일반 전류의 90배 이상, 데이터시트에 지정된 최대 전류의 55배 이상입니다. ADC가 상태 변화를 겪었을 때 유사한 전류 스파이크가 발생할 수 있습니다.

그림 2의 녹색 화살표는 디커플링 커패시터를 충전하는 데 필요한 두 번째 과도 전류를 나타냅니다. 정상 작동 조건에서 디커플링 커패시터는 추가적인 전류를 제공하여 과도가 발생할 때 추가 전류를 제공합니다. 이 추가 충전은 ADC 작동이 영향을 받지 않도록 정상 공급 전압을 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 커패시터는 시스템에 전원이 공급될 때 충전되지 않은 상태에서 공급 전압까지 충전되어야 합니다. 전원이 공급되지 않는 커패시터는 시스템에 전원이 공급되는 순간 단락처럼 동작하여 큰 돌입 전류를 발생시킵니다. 디커플링 커패시터의 값이 증가할수록 돌입 전류의 크기는 증가합니다.

ADC에 필요한 과도 전류만 측정하기 위해 두 번째 과도 전류 테스트는 AVDD에서 그림 1의 접지로 권장되는 10 및 0.1µF 디커플링 커패시터를 제거했습니다. 그림 3에서는 이러한 조건에서 ADS1261 과도 전류를 보여줍니다.

그림 1의 45mA 과도 스파이크는 스위칭에 의해 ADC에서 요구하는 전원 투입 전류만 나타냅니다. 예상대로 ADC 전용 과도 현상은 디커플링 커패시터를 설치할 때 발생한 250mA 스파이크에 비해 더 작습니다. 그러나 이렇게 감소된 과도 크기는 커패시터가 더 이상 보충 전하를 제공하지 않기 때문에 ADC가 정상 상태 전류에 도달하는 데 상당히 긴 시간이 필요합니다. 또한 이 45mA 과도 현상은 표 1에 나열된 최대 ADC 전류 사양의 10배인 4.5mA입니다.

세 번째 테스트를 수행하여 다른 기능이 과도 전류 스파이크를 일으킬 수 있는지 확인했습니다. ADS1261 VREF를 활성화하는 것은 스파이크를 발생시킨 기능 중 하나입니다. 그림 4에서는 이 과도 전류의 관찰된 동작을 보여줍니다.

표 1에서 일반적인 ADS1261 VREF 전류는 0.2mA라는 것을 기억하십시오. PGA 비활성화(2.7mA) 및 내부 VREF가 활성화된 상태에서 ADC를 작동하면 총 전류 2.9mA가 생성됩니다. 그러나 그림 4에서 60mA 측정 과도 전류는 예상 값의 20배 이상 됩니다. 이 과도 현상은 VREF 출력 핀과 접지 사이에 위치한 필터링 커패시터를 충전하는 데 필요한 돌입 전류로 인해 발생합니다.

그림 4의 흥미로운 특성 중 하나는 기본적으로 전체 과도 펄스에서 전류 요구량이 60mA로 일정하게 유지된다는 점입니다. 이 동작은 ADS1261 내부 VREF에 설계된 고유한 전류 제한으로 인해 발생합니다. 이는 REFOUT 핀이 접지로 단락될 경우 ADC를 보호하는 데 도움이 됩니다.

모든 작동 조건을 테스트하지는 않았지만 측정 가능한 과도 전류를 표시하지 않는 몇 가지 추가 기능 테스트를 수행했습니다. 또한 이 동작은 ADS1261에 국한되지 않습니다. 모든 정밀 ADC에서 이 문서에 설명된 과도 전류를 관찰할 수 있습니다.