Schaltregler

Wie sich Mikroprozessoren aus der Stromschnittstelle 4 ... 20 mA versorgen lassen

| Autor: Thomas Kuther

Versorgt Mikroprozessoren aus der 4-bis-20-mA-Stromschleife: der Schaltregler R420-1.8/PL von RECOM.
Versorgt Mikroprozessoren aus der 4-bis-20-mA-Stromschleife: der Schaltregler R420-1.8/PL von RECOM. (Bild: RECOM)

Der Schaltregler R420-1.8/PL von Recom wurde speziell für die Versorgung von Mikroprozessoren aus der 4-bis-20-mA-Stromschleife entwickelt. Das flache Modul zeichnet sich durch einen besonders niedrigen Leerlaufstrom und hohen Wirkungsgrad aus.

Obwohl bereits im besten Rentenalter angekommen, ist die analoge 4-bis-20-mA-Schleife noch immer der unangefochtene Standard in der Prozess- und Regelungstechnik. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass die relativ simple Zweidrahttechnik sehr zuverlässig arbeitet und sich problemlos installieren lässt. Spätestens aber seit Mikroprozessoren Rohdaten aufbereiten und HART-Modems (Highway Addressable Remote Transducer) dafür sorgen, dass smarte Sensoren eine Vielzahl unterschiedlicher Daten über dieselbe Schleife schicken, ist die Versorgung digitaler Komponenten aus dem ungenutzten Teil des Schleifenstroms zum Thema geworden.

Herkömmliche Schaltregler-ICs eignen sich nicht für „Power over 4 bis 20 mA“

Herkömmliche Schaltregler-ICs können für diese Aufgabe meist schon deshalb nicht eingesetzt werden, da sie bei Volllast zwar hoch effizient sind, aber schon bei geringer Last die 4-mA-Grenze überschreiten. Dabei hilft auch der niedrige Ruhestrom im Schlafmodus nicht weiter, weil dabei die Ausgangsspannung komplett abgeschaltet ist. Auch der Einsatz von Linearreglern ist nicht optimal. Zwar liegt ihr Ruhestrom mit rund 0,5 mA deutlich „im grünen Bereich“ – aber der schlechte Wirkungsgrad sorgt dafür, dass die verfügbare Leistung um etwa Faktor 3 niedriger liegt als dies bei Schaltreglern der Fall ist.

Neuartige Topologie senkt den Leerlaufstrom

Hier bietet der neu entwickelte Schaltregler R420-1.8/PL eine besonders clevere Lösung. Dank seiner neuartigen Topologie konnte der Leerlaufstrom auf Werte um 100 µA gesenkt werden, wobei am Ausgang die volle Nennspannung anliegt. Ein Beispiel: Bei 24 VDC und <3,5 mA am Eingang sind am Ausgang 3,3 V/10 mA verfügbar, sodass neben Mikrocontroller und HART-Modem auch die Sensorelektronik versorgt werden kann, ohne die Funktionalität der Schleife oder die Messgenauigkeit zu tangieren.

Die Ausgangsspannung lässt sich mit einem Widerstand programmieren

Ein weiterer Vorteil des neuen Schaltreglers liegt in der Tatsache, dass er durch einfache Beschaltung mit einem Widerstand für alle Ausgangsspannungen zwischen 1,8 und 5 V programmiert werden kann. Damit eignet sich ein einziges Bauteil für vielfältige Aufgaben in der Prozessautomatisierung und in Sensor gesteuerten, solargespeisten Systemen. Der R420-1.8 kommt im „open frame“-SMD-Design. Er arbeitet im Temperaturbereich von –40 bis 105 °C und darf in Höhen bis 5000 m eingesetzt werden. Er ist dauerhaft gegen Kurzschluss geschützt und mit einer Herstellergarantie von 3 Jahren ausgestattet.

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