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ADI推出应用于信号隔离器的隔离放大器AD210
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ADI推出应用于模拟信号隔离器的隔离放大器AD210,为DCS系统是实现模拟信号的隔离变送提供了一种解决方案。

在许多应用中,传感器与接收数据的系统之间最好不要有直接的(“电流”)电气连接,这点 有时甚至非常重要。这样可能是为了防止系统一半产生的危险电压或电流给另一半造成损 坏的可能,或者是为了断开难以处理的接地环路。这即是所谓的“隔离”系统,而无电流连 接却允许信号通过的布局则称为隔离栅。 隔离栅的保护是双向的,可能是其中一个方向需要保护,甚至可能两个方向都需要保护。 一种明显的应用是,传感器可能意外遇到高电压,必须对其驱动的系统进行保护。或者, 传感器可能需要与后级产生的意外高电压隔离开来,以保护其工作环境:例如防止传感器 火花引起爆炸性气体点火,以及保护正在接受ECG、 EEG或EMG监护的病人免受电击危 害。 ECG的情况比较有意思,因为可能需要进行双向保护:对病人必须采取保护防止意外 电击;但是,如果病人的心脏停止跳动,则在利用除颤器尝试恢复心脏跳动时,必须保护ECG机,使其免受施加给病人的极高电压(>7.5 kV)

就像电场、磁场或电磁辐射可能导致干扰或无用信息耦合一样,在隔离系统的设计中,可 以利用这些现象来传输所需信息。 最常见的隔离放大器采用变压器,其中利用的是磁场;另一常见类型则采用小型高电压电 容,其中利用的是电场。光隔离器由一个LED和一个光电管构成,通过光(一种电磁辐射) 来提供隔离。不同的隔离器具有不同的性能:有些具有足够的线性度能够跨越隔离栅传输 高精度模拟信号。而在其他隔离器中,则可能需要将信号转换成数字形式,然后再进行传输,以保持精度不变(请注意,这是一种常见的电压频率转换器应用)。
变压器能够实现12-16位的模拟精度和数百kHz的带宽,但其最大额定电压很少超过10 kV, 而且往往比这要低得多。容性耦合隔离放大器具有较低的精度(最大值可能为12位)、低一 些的带宽和额定电压——但其成本较低。光隔离器速度快、成本低,可以支持极高的额定 电压(较常见的额定值为4 -7 kV),但其模拟线性度很差,通常不适合精密模拟信号的直接 耦合。 在选择隔离系统时,线性度和隔离电压不是唯一需要考虑的因素。工作功率当然也很重 要。输入和输出电路都需要供电,而且除非隔离栅的隔离端有电池(虽有可能,但并不方 便),否则必须提供某种形式的隔离电源。对于采用变压器隔离的系统,可以轻松地使用 变压器(信号变压器或其它)来提供隔离电源,但通过容性或光学方式传输有意义的功率量 是不现实的。采用这些隔离形式的系统必须以其它方式获得隔离电源——这是优先选择变 压器隔离型隔离放大器的主要因素:它们几乎无一例外都包含一个隔离电源。 隔离放大器具有一个输入电路,该电路与电源和输出电路存在电隔离。另外,器件的输入 端和其余部分之间电容极小。因此,直流电流和最小交流耦合根本不可能存在。隔离放大 器设计用于应用与需要安全而精确地测量低频电压或电流(最高约为100 kHz)

AD210

AD210 3端口隔离器 在基本的2端口隔离器中,输出和电源电路相互之间并无隔离。下面图2显示的是一个3端 口隔离器(输入、电源、输出)。请注意,该图中输入电路、输出电路和电源相互之间都是 隔离的。该图代表的是一款独立隔离器AD210的电路架构。 这类隔离器要求采用双引脚直流电源供电(PWR、 PWR COM)。内部振荡器(50 kHz)将直流 电源转换成交流,再由变压器耦合至屏蔽输入部分,然后转换成直流,以供输入级和辅助交流载波同样由输入级放大器输出进行调制,再由变压器耦合至输出级,接着由一个相位 敏感解调器解调(以载波为基准),经过滤波后利用从载波获得的隔离直流电源进行缓冲。
AD210允许用户利用外部电阻和输入部分的运算放大器来选择1至100范围内的增益。其带 宽为20 kHz,隔离电压为2500 V rms(连续)和± 3500 V峰值(连续)。 AD210是一款3端口隔离 放大器,因此电源电路同时与输入级和输出级隔离,可以连接至二者之一(或者都不连), 功能不会发生任何变化。它利用变压器隔离来实现3500 V隔离和12位精度。 AD210的主要 规格特性如下图3

Transformer Coupled 变压器耦合
High Common Mode Voltage Isolation 高共模电压隔离
2500V RMS Continuous  持续隔离器2500VRMS电压
±3500V Peak Continuous 持续隔离电压峰值为3500VRMS
Wide Bandwidth: 20kHz (Full Power) 带宽达到20KHz
0.012% Maximum Linearity Error最大非线性误差仅为0.012%
Input Amplifier: Gain 1 to 100,输入运放增益为1-100
Isolated Input and Output Power Supplies, ±15V, ±5mA提供隔离输入电源和隔离输出电源,均为±15V,±5mA.


 


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