隔離調(diào)制器是什么？它的主要作用是什么？

隔離調(diào)制器是一種將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為由0和1組成的高速數(shù)字比特流，同時使用隔離層將輸入和輸出電路隔離開來的Δ-Σ調(diào)制器。該隔離層對電磁干擾有很強的抵抗力，電磁干擾通常稱為EMI。干擾由外部源產(chǎn)生且會對電路產(chǎn)生負面影響。

雖然可用于實現(xiàn)隔離的方法有多種，但是隔離調(diào)制器的目的是防止高共模電壓線路上的噪聲電流進入本地系統(tǒng)接地，并干擾或損壞低電壓電路。換言之，隔離調(diào)制器保護一個接地免受另一個接地的影響，隔離同一電路的某些部件，或?qū)⒉煌娐繁舜烁綦x。

隔離調(diào)制器與非隔離調(diào)制器有什么不同呢？

讓我們來較為詳細地了解一下隔離調(diào)制器的功能方框圖。如前所述，隔離調(diào)制器在輸入上獲取模擬信號并在輸出上產(chǎn)生數(shù)字比特流。隔離調(diào)制器的輸入是全差動的，并且驅(qū)動連續(xù)對模擬輸入信號進行過采樣的Δ-Σ調(diào)制器。Δ-Σ調(diào)制器使用電壓基準和時鐘將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)的1位輸出流，然后繼續(xù)傳輸，使其穿過隔離層。調(diào)制器的隔離數(shù)據(jù)輸出會以與時鐘源相同的頻率產(chǎn)生由1和0組成的數(shù)字流。當這些1和0隨時間推移而平均化時，串行比特流將與模擬輸入電壓成正比。

我們再來快速了解一下隔離層。TI的電容型隔離技術(shù)可提供兩種不同的隔離層，基本型和增強型。基本隔離通過單個電容隔離層實現(xiàn)，而增強型隔離則是通過兩個串連的電容隔離層實現(xiàn)。

隔離調(diào)制器的作用

隔離調(diào)制器被廣泛用于許多工業(yè)和汽車應(yīng)用中。但是，為什么需要使用呢？最常見的原因是，為了防止受接地環(huán)路的影響。電氣裝置可以在兩個遠程節(jié)點，接地1和接地2之間產(chǎn)生較大的接地電位差。這兩個節(jié)點之間的直接連接會最終形成一個接地環(huán)路。電機可以向地面注入較大的噪聲電流，從而產(chǎn)生在信號路徑中出現(xiàn)的接地環(huán)路電流。隔離調(diào)制器可消除來自接地環(huán)路的信號路徑噪聲，保護系統(tǒng)免受接地環(huán)路電位差的影響。

第二個使用隔離調(diào)制器的原因是提供高電壓防護。當工業(yè)設(shè)備在數(shù)百伏的電壓下運行時，隔離調(diào)制器可安全地承受能夠損壞設(shè)備或傷害人類的高電壓浪涌。

這里是隔離調(diào)制器的兩個常見應(yīng)用，電流傳感和電壓傳感。對于分流式電流傳感，隔離調(diào)制器的輸入電壓范圍將根據(jù)要測量的電流值來決定分流電阻器的值。低功耗或電池供電型應(yīng)用可通過分流方式來減小功耗，這可以通過減小分流電阻并配以適當大小的調(diào)制器輸入范圍來實現(xiàn)。TI可提供具有正負50毫伏和正負250毫伏輸入范圍的隔離調(diào)制器。

此外，許多此類器件都包括各種集成特性，例如內(nèi)部電壓基準、內(nèi)部時鐘和曼徹斯特編碼或未編碼的比特流輸出選項。雖然隔離調(diào)制器最常見的應(yīng)用是電流傳感，但是它們也可用于電壓傳感。

在選擇隔離調(diào)制器時，必須考慮幾個規(guī)格。

我們首先來介紹一下輸入失調(diào)誤差的定義。理想情況下，0伏的差動輸入信號會產(chǎn)生50%的時間為高位、50%的時間為低位的0-1數(shù)字流。失調(diào)誤差是當數(shù)字輸出為0時，理想和實際失調(diào)點之間的模擬輸入差。該誤差對所有代碼具有相同的偏移量影響。請注意，失調(diào)誤差將會隨溫度變化而變化，且該特性通過失調(diào)誤差漂移來進行量化。

其次是增益誤差，這是理想增益與測量增益之間的百分比差值。為了描述增益隨溫度的變化，我們使用了增益誤差漂移參數(shù)。

現(xiàn)在，我們將討論一些常見的隔離規(guī)格。

首先，我們將考慮隔離工作電壓，這是隔離調(diào)制器在整個使用壽命期間必須連續(xù)處理的最大電壓，以Vrms為單位。

接下來是隔離瞬態(tài)過壓，這是隔離調(diào)制器在電壓峰值狀態(tài)下可承受60秒的電壓。

最后，我們必須定義共模瞬態(tài)抗擾度，或者說CMTI，它描述了隔離調(diào)制器在確保不出錯的前提下可承受的最大變化率和接地電位差。