使用iso功率器件提高精度

iso功率器件可用于接受消隱信號(hào)，并利用它們來控制開關(guān)噪聲對高精度測量的負(fù)面影響，從而提高測量精度。

許多傳感器接口應(yīng)用需要信號(hào)和電源隔離。運(yùn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、提供傳感器偏置和運(yùn)行數(shù)字信號(hào)隔離需要電源;但是，來自隔離電源的開關(guān)噪聲會(huì)影響高精度測量。例如，ADuM5201 iso功率耦合器在其諧振電路處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生360 MHz噪聲。如果該噪聲與ADC的采樣時(shí)間一致，則由于噪聲耦合到傳感器偏置、ADC電源或基準(zhǔn)電壓源，測量會(huì)失去一些保真度。為了將干擾降至最低，數(shù)字系統(tǒng)中的常見做法是在時(shí)鐘邊沿之間啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換，以確保開關(guān)噪聲不會(huì)與電壓轉(zhuǎn)換相互作用。

.iso電源產(chǎn)品通過將大電流諧振振蕩器連接到內(nèi)部微變壓器來工作。電源耦合到次級(jí)，在那里進(jìn)行整流和平滑。次級(jí)側(cè)通過創(chuàng)建PWM式信號(hào)來調(diào)節(jié)輸出電壓，該信號(hào)通過i耦合器數(shù)據(jù)通道發(fā)送回初級(jí)側(cè)，根據(jù)次級(jí)側(cè)功率和電壓需求關(guān)閉和打開諧振器。ADI iso功率器件允許通過外部引腳直接控制諧振電路，從而允許由公共PWM信號(hào)控制多個(gè)iso功率器件。當(dāng)ADC進(jìn)行高保真轉(zhuǎn)換時(shí)，此功能可用于排除諧振電路噪聲。?

ADuM520x、ADuM620x、ADuM5000和ADuM6000能夠成為外部主控制器的從機(jī)。 允許此功能的控制線可用于接受禁用油箱電路的空白信號(hào)。使用兩條控制線：RC在和 RCSEL.

鋼筋混凝土SEL選擇儲(chǔ)罐控制電路的源，從次級(jí)側(cè)的調(diào)節(jié)電路派生的PWM信號(hào)或提供給RC的信號(hào)在.如果 RC在線綁低，RC效果SEL是在次級(jí)側(cè)控制器調(diào)節(jié)或強(qiáng)制關(guān)閉振蕩器之間進(jìn)行選擇。

當(dāng)振蕩器關(guān)閉時(shí)，輸出電壓以負(fù)載決定的速率下降（等效電阻R負(fù)荷） 和大容量電容的值 （C負(fù)荷） 在 V 上.ISO，給出一個(gè) R負(fù)荷× C負(fù)荷電壓驟降的時(shí)間常數(shù)。當(dāng) RCSEL信號(hào)返回高電平，V.ISO由控制回路驅(qū)動(dòng)回調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)。

圖1中的電路圍繞一個(gè)12位ADC構(gòu)建，帶有I的12位ADC2C數(shù)據(jù)接口并說明了該技術(shù)的重要特征。為簡單起見，該電路沒有使用旁路電容和上拉電阻等許多無源元件，但必須適當(dāng)添加這些元件以獲得完整的原理圖。設(shè)備通過 I 與控制器通信2C接口;因此，使用ADuM1250來隔離數(shù)據(jù)通信。ADuM5201用于為ADC供電并隔離轉(zhuǎn)換啟動(dòng)和忙音信號(hào)。

圖1.隔離式低噪聲ADC電路。

當(dāng) CONVST 信號(hào)變低時(shí)，轉(zhuǎn)換開始1= 40 ns（見圖 2）。在轉(zhuǎn)換過程中，BUSY 信號(hào)變?yōu)楦唠娖郊s 4 μs，表示數(shù)據(jù)尚未準(zhǔn)備好傳輸。BUSY 線返回低電平，數(shù)據(jù)可以用 I 的 SCLK 線時(shí)鐘輸出2C總線。

圖2.系統(tǒng)時(shí)序圖。

ADuM5201的電源通過拉動(dòng)RC進(jìn)行消隱SEL引腳為低電平，帶有空白信號(hào)。功率振蕩器在活動(dòng)時(shí)關(guān)閉大約需要 100 ns;因此，BLANK 信號(hào)應(yīng)用與 t0> 100 ns，以確保輸出功率安靜。只要特定的ACD需要最高精度的轉(zhuǎn)換，它就可以被推遲。在本例中，電源一直保持到BUSY 信號(hào)恢復(fù)為低電平后。

BLANK 信號(hào)的影響如圖 3 所示，在施加 BLANK 信號(hào)之前可以清楚地看到諧振電路噪聲，之后大約 100 ns 關(guān)閉。

圖3.從空白脈沖到電源噪聲結(jié)束的延遲。

iso功率器件的整個(gè)消隱周期如圖4所示。該數(shù)據(jù)是用5 μs消隱脈沖、10 mA負(fù)載和C負(fù)荷= 10 μF。重要特性包括周期性諧振噪聲（速率約為600 kHz）、每個(gè)振蕩器突發(fā)之間的標(biāo)準(zhǔn)紋波以及消隱脈沖引起的輸出驟降。在本例中，5 μs BLANK 脈沖引起的輸出電壓驟降僅為 24 mV，僅為輸出中標(biāo)準(zhǔn)紋波的幾倍，對正在進(jìn)行的 ADC 測量微不足道。isoPower 器件在大約 20 μs 內(nèi)恢復(fù)到其輸出設(shè)定值，系統(tǒng)已準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次測量。這種方法非常靈活，只需調(diào)整C的值即可輕松適應(yīng)許多時(shí)序要求負(fù)荷隨著負(fù)載和消隱時(shí)間的變化，將電壓驟降保持在所需水平，從而允許在ADC的精度極限下進(jìn)行測量。

圖4.由于空白脈沖，在10 mA負(fù)載和24 mV電源驟降下完全工作。

審核編輯：郭婷