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CS8191是带短路保护的精密空芯转速表/速度表驱动器
2023-06-07 23:34:00
特征
•直接传感器输入
•高输出扭矩
•输出电压范围宽
•高阻抗输入
•精确至10V VCC
•故障保护
–过电压
–短路
–低压运行
•DIP–16和SO–20L封装中的内部保险丝引线
说明
CS8191专门设计用于四象限空心电表运动。该集成电路包括用于感测输入频率（例如车速或发动机转速）的输入比较器、用于频率-电压转换的电荷泵、用于稳定运行的带隙基准源和具有差分驱动仪表线圈的正弦和余弦放大器的函数发生器。
CS8191比其他竞争对手（CS289和LM1819）具有更高的扭矩输出和更好的输出信号对称性。防止短路和过电压（60V）故障条件。增强电路允许低至8.0V的功能运行。
A=装配位置
WL，L=晶圆批次
Y Y，Y=年
W W，W=工作周
典型性能特征
电路说明和应用说明
CS8191是专门为气芯流量计运动而设计的。它包括用于感测来自点火脉冲或转速传感器的输入信号的输入比较器、用于频率-电压转换的电荷泵、用于稳定工作的带隙电压调节器和带有正弦和余弦放大器以差分驱动仪表线圈的函数发生器。
从图7的部分示意图来看，输入信号应用于频率引线，这是高阻抗比较器的输入，典型正输入阈值为2.7 V，典型滞后为0.4 V。比较器的输出SQOUT通过外部电容器CCP应用于电荷泵输入CP+。当输入信号改变状态时，CCP通过R3和R4充电或放电。由Q1、Q2和Q3组成的Norton放大电路将累积在CCP上的电荷镜像到C4。电荷泵输出电压F/VOUT的范围为2.0v至6.3v，具体取决于输入信号频率和电荷泵的增益，公式如下：
RT是一个电位器，用于调整F/V输出级的增益，并给出正确的仪表偏差。F/V输出电压施加在函数发生器上，函数发生器产生正弦和余弦输出电压。输出正弦和余弦放大器的电压来自于片上放大器和函数发生器电路。电路的各种跳闸点（即0°、90°、180°、270°）由内部电阻分压器和带隙基准电压确定。线圈是差动驱动的，在输出端允许双向电流流动，从而提供高达305°的仪表偏转范围。差动驱动线圈提供更快的响应时间、更高的电流容量、更高的输出电压波动和减少的外部组件数量。其主要优点是指针的扭矩输出更高。
输出角Θ等于F/V增益乘以函数生成器增益：
其中：
输入频率与输出角度的关系为：
或者
F/V转换器输出的纹波电压由公式中Ccp和C4的比率确定：
F/V输出上的纹波电压导致指针或指针抖动，特别是在低输入频率下。
F/V的响应时间由RT和C4形成的时间常数决定。增加C4值将减少F/V输出上的波纹，但也将增加响应时间。响应时间的增加会导致电表移动非常缓慢，许多应用可能无法接受。
笔记：
1、 C4和RT的乘积直接影响增益，从而直接影响温度补偿。
2、 C4范围；20 pF至0.2μF。
3、 R4范围；100 kΩ至500 kΩ。
4、 必须保护IC不受60 V以上的瞬态和反向电池条件的影响。
5、 可能需要对FREQIN导线进行额外的滤波。
6、 仪表线圈与集成电路的连接必须尽可能短（小于等于3.0英寸），以获得最佳的指针稳定性。
设计实例
最大仪表偏转=270’
最大输入频率=350赫兹
1、选择RT和CCP
设CCP=0.0033μF，求RT
RT应该是一个250 kΩ的电位计，以消除由于IC公差或仪表移动指针位置造成的任何误差。
2、选择R3和R4
电阻器R3设置来自电压调节器的输出电流。电压调节器的最大输出电流为10毫安。R3必须确保电流不超过此限值。
选择R3=3.3 kΩ
CCP的充电电流为：
在输入信号的每个周期内，CCP必须完全充放电。在最大频率下一个周期的时间为2.85 ms。为了确保CCP充电，假设（R3+R4）CCP时间常数小于最小输入周期的10%。
选择R4=1.0 kΩ。
放电时间：tDCHG=R3×CCP=3.3 kΩ×0.0033μF=10.9μs
充电时间：tCHG=（R3+R4）CCP=4.3 kΩ。×0.0033μF=14.2μs
3、测定C4
选择C4既能满足最大允许纹波电压又能满足仪表动作的响应时间。
当C4=0.47μF时，F/V纹波电压为44mv。
图10显示了如何使用CS8191和CS8441来生成速度表和里程表电路。
笔记：
1、 C4和RT的乘积直接影响增益，从而直接影响温度补偿。
2、 C4范围；20 pF至0.2μF。
3、 R4范围；100 kΩ至500 kΩ。
4、 必须保护IC不受60 V以上的瞬态和反向电池条件的影响。
5、 可能需要对FREQIN导线进行额外的滤波。
6、 仪表线圈与集成电路的连接必须尽可能短（小于等于3.0英寸），以获得最佳的指针稳定性。
在某些情况下，设计者可能希望仅将CS8191用作已在电路中其他地方执行了F/V转换的空芯电表的驱动器。
图11显示了如何在2.0V到6.0V的直流电压下驱动CS8191。这是通过在F/VOUT导线上施加电压来实现的。图12中所示的替代方案使用外部运算放大器作为缓冲器，在0 V到4.0 V的输入电压范围内工作。
图11和12没有温度补偿。
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