Микросхемы питания для изоляторов сигналов

Микросхемы источников питания для изоляторов сигналов являются основными компонентами промышленной автоматизации, используемыми для изолированной передачи сигналов, устранения помех в контуре заземления и защиты последующего измерительного и управляющего оборудования; их основная функция — выводить входные аналоговые или цифровые сигналы после обеспечения электрической изоляции. Чтобы добиться полной электрической изоляции между входной и выходной сторонами, изоляторы сигналов обычно требуют изоляции между источником питания и сигнальными клеммами, а также между входными и выходными сигнальными клеммами. Следовательно, соответствующие микросхемы блоков питания должны отвечать нескольким конкретным требованиям, включая высокие номинальные напряжения изоляции, низкий уровень шума, стабильный выходной сигнал и компактные размеры.

В частности, требования к микросхемам источника питания в изоляторах сигналов можно разделить на следующие категории: Характеристики изоляции. Наиболее важной характеристикой изолятора сигналов является его номинальное напряжение изоляции. Поэтому сама микросхема блока питания (или система изоляции, образуемая совместно с внешним трансформатором) должна соответствовать соответствующим требованиям класса изоляции. Промышленные изоляторы сигналов обычно требуют номинального напряжения изоляции от 1,5 до 5 кВ переменного тока, а в некоторых специализированных приложениях требуются еще более высокие уровни. Таким образом, сопротивление изоляции и диэлектрическая прочность энергосистемы должны соответствовать промышленным стандартам. Кроме того, емкость изоляции должна быть минимизирована, чтобы предотвратить помехи высокочастотного сигнала, вызванные паразитной емкостной связью. Стабильность выхода: изоляторы сигналов обычно передают аналоговые сигналы 4–20 мА, сигналы стандартного напряжения 0–5 В или промышленные цифровые сигналы. Пульсации источника питания и дрейф напряжения могут непосредственно накладываться на выходной сигнал, что приводит к увеличению ошибок измерения. Следовательно, микросхемы блоков питания требуют высокой точности выходного напряжения, низкого температурного дрейфа и низкого пульсационного шума; Пульсации на выходе обычно должны находиться в пределах 10 мВ (размах), а для высокоточных изоляторов-прецизионные ограничения еще более строгие. Размер и потребляемая мощность. Изоляторы сигналов в промышленных условиях обычно монтируются на DIN-рейку. Одноканальные изоляторы часто имеют ширину всего 6–12 мм, что оставляет очень ограниченное пространство на печатной плате для секции источника питания. Это требует высокой степени интеграции и минимального количества периферийных компонентов для микросхемы источника питания, чтобы обеспечить общую компактность. Кроме того, поскольку большинство изоляторов сигналов полагаются на питание шины с ограниченной общей мощностью, микросхема источника питания должна иметь низкое энергопотребление в состоянии покоя и высокую эффективность преобразования, чтобы предотвратить чрезмерное выделение тепла, которое может поставить под угрозу точность сигнала. Требования к ЭМС. Промышленная среда изобилует электромагнитными помехами,-включая скачки напряжения, электростатические разряды (ESD) и кондуктивные/излучаемые помехи. Следовательно, силовые чипы должны обладать надежной устойчивостью, чтобы соответствовать промышленным стандартам ЭМС. Кроме того, электромагнитное излучение, излучаемое самим чипом, должно соответствовать нормам, чтобы не мешать внутренней схеме формирования сигнала.

Требования к широкому входному диапазону. Изоляторы сигналов обычно питаются от промышленных шин постоянного тока 24 В, которые подвержены колебаниям напряжения-обычно в диапазоне от 9 В до 36 В постоянного тока, а в некоторых приложениях даже шире. Следовательно, микросхемы питания должны поддерживать широкий диапазон входного напряжения, чтобы соответствовать изменяющимся условиям электропитания.