应用领域：工业电子

方案类型：芯片级方案

方案概述

电化学传感器广泛用作气体和化学传感的感应机制。常见应用包括一氧化碳检测器、化学物类识别、电流分析传感器等。电化学传感器可简单视为将气体/化学浓度的物理特性转换为可用仪器处理的电信号的传感器。

信号调节：

可编程模拟前端 (AFE) 特别适用于微功耗电化学传感应用。可提供传感器与微控制器之间完整的信号路径解决方案，能够生成与电池电流成比例的输出电压。可编程性使它能够通过一种设计支持多种电化学传感器(例如，三电极有毒气体传感器和两电极原电池传感器)，无需多个分离的解决方案。AFE 支持 0.5 nA/ppm 至 9500 nA/ppm 范围内的气体灵敏度。它还允许 5µA 至 750µA 全电流范围的简单转换。可调节电池偏差和互阻抗放大器 (TIA) 增益可通过 I2C 接口编程。I2C 接口也可用于传感器诊断。集成式温度传感器可由用户通过 VOUT 引脚读数，并且可用于提供额外信号校正(单位：µC)，或者被监控以验证传感器的温度情况。AFE 经过优化，适于微功耗应用，并在 2.7V 至 5.25V 的电压范围内运行。总电流消耗可小于 10μA。可通过关闭 TIA 放大器和采用内部开关缩短参考电极至工作电极的距离来节省更多的功耗。

信号采集和处理：

TI 的高分辨率差动 ADC 功耗低、动态范围宽且噪声低。可用于将经调节的模拟桥输出数字化，以实现高分辨率和精确测量。另外，还可使用 TI 具有集成 ADC 和 DAC 的 MSP430 微控制器。接下来的后处理算法可以在此 MCU 上运行。

接口与通信：

传统模拟 (4 - 20mA) 接口仍然是工业控制和传感器应用的常见选择。其他常见协议包括 HART、Profibus 和 IO-Link。TI 的 IO-Link 接口产品集成了稳压器和诊断输出。此外，基于 IEEE 802.15.4 协议的无线选项越来越流行。TI 致力于同时为传统和新兴工业接口提供解决方案。

电源管理

场发送器可以采用三种供电方式。线路供电发送器通常由 12V 或 24V 的电压轨供电。回路供电发送器由 4-20mA 回路供电。此类发送器要求极低功耗的架构，因为整个解决方案都要由回路供电。TI 提供具有低静态电流和低输出波纹的高效降压转换器，适用于线路供电和回路供电发送器。电池供电发送器可使用 TI 的低功率降压转换器和降压/升压转换器设计供电。DC/DC 降压转换器可以在很大的电池电压范围内提供 95% 以上的效率，同时输入电压甚至可降至 1.8V，从而延长电池寿命。专门的降压/升压转换器可生成所需的稳定输出电压，可在输入电压过高或过低的情况下提供恒定电流，同时支持各种电池配置。

【LMP91000】

用于低功耗化学传感器应用的可配置 AFE 稳压器

描述

LMP91000 是一款可编程模拟前端 (AFE)，适用于微功耗电化学感测应用。 它可提供传感器与微控制器之间的完整信号路径解决方案，此方案能够生成与电池电流成比例的输出电压。 LMP91000 的可编程性使它能够通过一个与多个离散解决方案相对的单一设计支持多种电化学传感器，例如，3 导线有毒气体传感器和 2 导线原电池型传感器。 LMP91000 支持 0.5nA/ppm 至 9500nA/ppm 范围内的气体灵敏度。 它还可实现 5µA 至 750µA 满量程电流范围的简单转换。

LMP91000 的可调节电池偏置和互阻抗放大器 (TIA) 增益可通过 I2C 接口编程。 I2C 接口也可用于传感器诊断。 集成温度传感器可由用户通过 VOUT 引脚读取，并且可被用于提供额外信号校正(单位：µC)，或者被监控以验证传感器的温度情况。

LMP91000 经过优化，适用于微功耗应用，工作电压范围为 2.7V 至 5.25V。总流耗低于 10μA。 可通过关闭 TIA 放大器以及使用一个内部开关将参比电极与工作电极短接来进一步节能。

特性

典型值，TA=25°C

电源电压：2.7V 至 5.25V

电源电流(使用时间内的平均值)< 10µA

电池调节电流高达 10mA

参比电极偏置电流 (85°C) 900pA(最大值)

输出驱动电流 750µA

与大多数化学电池对接的完整稳压器电路

可编程电池偏置电压

低偏置电压漂移

可编程互阻放大器 (TIA) 增益 2.75kΩ 至 350kΩ

灌电流和拉电流能力

I2C 兼容数字接口

环境工作温度范围 -40°C 至 85°C

14 引脚晶圆级小外形无引线 (WSON) 封装

由 WEBENCH 传感器 AFE 设计工具提供支持

应用

化学成分识别

电流计应用

电化学血糖仪

备选器件推荐

LMP91050 - Configurable AFE for Nondispersive Infrared (NDIR) Sensing Applications

LMP91002 - Configurable AFE for Electrochemical Sensing Applications with Zero Biased Gases

【TPS81256】

集成电源解决方案，采用 MicroSiPT 封装的 3W 高效升压转换器

描述

TPS81256 器件是一个完整的 MicroSiP 直流/直流升压电源解决方案，适用于电池供电的便携式 应用。封装中包括开关稳压器、电感器和输入/输出电容器。只需一个极小的额外输出电容器即可完成此设计。

TPS81256 是一款基于高频同步升压直流/直流转换器而构建的器件，经优化可适用于电池供电的便携式 应用。

该直流/直流转换器可在 4MHz 的稳定开关频率下工作，可在轻负载电流时进入省电模式，以保持整个负载电流范围内的高效率。

PFM 模式可在轻负载工作时将电源电流降至 43µA(典型值)，从而延长电池使用寿命。TPS81256 适用于低功耗 应用，在整个锂离子电池电压范围内支持 3W 以上的输出功率。关断模式下的输入电流低于 1µA(典型值)，最大程度地延长了电池寿命。

由于只需很少的外部组件，TPS81256 提供了一个小于 9mm2 的极小解决方案尺寸。此解决方案采用一个紧凑型 (2.6mm x 2.9mm) 且低厚度 (1.0mm) 的球状引脚栅格阵列 (BGA) 封装，此封装适合用于采用标准表面贴装设备的自动组装。

特性

运行频率为 4MHz 时，效率 91%

2.5V 至 5.5V 的宽输入电压范围

VOUT=5.0V，VIN≥3.3V 时，IOUT≥550mA

5.0V 固定输出电压

总直流电压精度为 ±2%

43µA 电源电流

同类产品中最佳的线路和负载瞬态

VIN≥ VOUT 运行

低纹波轻负载脉冲频率调制 (PFM) 模式

关断期间的真正负载断开

热关断和过载保护

高度低于 1mm 的解决方案

总体解决方案尺寸 < 9mm2

9 引脚 MicroSiP 封装