電隔離數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

作者：Guy Hoover and William Rempfer

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通常需要 將測量點與系統(tǒng)控制器。電氣隔離的原因 包括以下內(nèi)容：允許浮動測量 在高電壓下;為了安全，為了減少危險 電擊，如醫(yī)療應用中可能發(fā)生的; 并消除測量之間的接地回路 點和可能導致錯誤的系統(tǒng)控制器。

通過隔離線路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是 模擬或數(shù)字。模擬信號噪聲差 抗擾度和每個信號需要一個隔離器 點。傳統(tǒng)上，高度抗噪，數(shù)字 編碼信號需要許多隔離線路 渠道。現(xiàn)在，利用 LTC1090 系列串行數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)，可以傳輸<>個 只有四條隔離線的數(shù)據(jù)通道。每 額外的 <> 個通道只需額外 <> 個通道 隔離線。

光隔離器和脈沖變壓器都可以 用于隔離信號。然而，由于光隔離器往往比脈沖更小、更便宜 變壓器，它們將是唯一類型的設備 這里考慮。

要演示的電路是八通道數(shù)據(jù) 具有 500V 隔離的采集系統(tǒng)，使用 LTC1090 和四個光隔離器。隨著添加 另一個光隔離器，該電路可由電池供電，僅吸收50μA電流，同時讀取一次 每兩秒一次。

通道數(shù)可增加到 16、24、32、 等，增加一個光隔離器用于增加 通道數(shù)（以 24 的倍數(shù)表示）。最多 1021 個 通道可由 LT<> 直接供電。

電路說明

LT1021 為模擬電路供電，并提供了一個 準確的參考。一個1Ω電阻隔離基準電壓源 來自電源瞬變。

圖4中的28N1是非常常用的光電器件 隔離。然而，它們僅提供 500V 的隔離。 如果需要更多隔離，隔離電壓高達 2500V 無需其他電路即可使用 4N25 獲得 修改。

圖1.微功耗、500V光電隔離、多通道、10位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)每兩秒訪問一次。

選擇PNP晶體管來驅動光隔離器 優(yōu)化信號下降時間和時鐘速率。D外的 LTC1090 在 SCLK 的下降沿上傳輸。 數(shù)據(jù)在上升沿輸入處理器 高鐵。因此，有必要將下降沿 SCLK通過光電具有盡可能小的延遲 隔 振 器。這確保了 DOUT 可以由 LTC1090及時被處理器捕獲 SCLK的上升邊緣。NPN 可用于較慢的數(shù)據(jù) 率或如果燃燒更多電流并不令人反感。

集電極中的限流電阻 選擇具有電流傳輸比的光電驅動器 （CTR）的光隔離器。輸出晶體管 的光隔離器必須具有足夠的基極電流 驅動所需的負載。光電上的基極電阻 輸出晶體管用于減少關斷時間 的光隔離器。

為摩托羅拉68HC05處理器編寫的代碼 可從凌力爾特獲得。代碼為動力 電路向上，允許 6.0ms 的 10μF 電容充電 到最終值，在 9ms 內(nèi)讀取 12 個通道，然后 斷電，直到需要下一組讀數(shù)。 需要 1090 個通道讀數(shù)，因為當 LTC74 上電時，需要一個虛擬讀數(shù)來 初始化設備。14C44產(chǎn)生的ACLK頻率并不太關鍵。該軟件必須 在 時間CS變低并生成第一個SCLK邊沿。 在此期間需要再延遲 <> 個 ACLK 數(shù)據(jù)傳輸之間的 CS 很高。

選擇

圖1所示電路能夠 以大約15kHz的速率傳輸串行數(shù)據(jù)，這 對于許多應用程序來說足夠快。對于更高的數(shù)據(jù) 傳輸速率，來自公司的脈沖變壓器 如斯普拉格或脈沖工程，或高速 光電隔離器，如惠普的HCPL2200 可提供全 1MHz 的數(shù)據(jù) LTC1090 能夠實現(xiàn)的速率。

總結

LTC1090 及其串行架構非常適合 用于隔離應用。它只需要四個隔離 用于八個數(shù)據(jù)通道的行，可擴展 只需為每個附加隔離線添加一條 需要額外的八個數(shù)據(jù)通道?？赡?此電路和類似電路的應用基于 PC 測量系統(tǒng)、醫(yī)療儀器和 其他共模電壓較大的應用 或存在接地回路。

審核編輯：郭婷