隔離放大器是一種特殊的測(cè)量放大電路,其輸入、輸出和電源電路之間沒有直接電路耦合,即信號(hào)在傳輸過程中沒有公共的接地端。輸入電路和放大器輸出之間有歐姆隔離的器件。是在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中對(duì)電壓電流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脈沖、Hz頻率、Pt100熱電阻、正弦波、方波、電位器、轉(zhuǎn)速等各種信號(hào)進(jìn)行變送、轉(zhuǎn)換、隔離、放大、遠(yuǎn)傳的集成電路,可與各種工業(yè)傳感器配合使用,滿足用戶本地監(jiān)視遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的需求。
隔離放大器作用
隔離放大器用于防止數(shù)據(jù)采集器件遭受遠(yuǎn)程傳感器出現(xiàn)的潛在破壞性電壓的影響。這些放大器還用于在多通道應(yīng)用中放大低電平信號(hào)。它們也可以消除由接地環(huán)路引起的測(cè)量誤差。由于不需要附加的隔離電源,帶有內(nèi)部變壓器的隔離放大器可以降低電路成本。
隔離放大器主要參數(shù)
1、非線性度
定義為實(shí)際傳輸特性與最佳直線的最大偏差。以滿量程輸出的百分比表示,一般為±0.05[%]。常與輸出幅度有關(guān),如有的隔離放大器輸出±5V時(shí),非線性度±0.05[%],當(dāng)輸出為±10V時(shí),為非線性度±0.2[%]
2、最大安全差動(dòng)輸入
定義為可以跨接在兩輸入端的最大安全電壓。如隔離放大器的輸入端內(nèi)部有保護(hù)電阻, 則該電壓可高達(dá)百伏以上,否則僅為±13V左右。有瞬態(tài)高壓的信號(hào)源時(shí),該參數(shù)很重要。
3、共模抑制比
分兩種:1.為輸入端到護(hù)衛(wèi)端的共模抑制比CMRRIN,2.輸入端到輸出端的共模抑制比CMRRIO隔放的共模誤差為CMRRIN和CMRRIO所造成的誤差之和。
隔離放大器的主要參數(shù)及工作原理介紹
4、漏電流
定義為市電加在輸出端與系統(tǒng)地(輸出地)之間時(shí),在輸入端的最大電流。(在生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用時(shí)需要注意)
5、輸入噪聲
隔離放大器內(nèi)部噪聲折算到輸入端的總噪聲
6、隔離電源
隔離放大器可向外部電路提供的、與供電電源*隔離的電源。一般為正負(fù)雙電源。
隔離放大器工作原理
隔離放大器ISO-124P利用占空比調(diào)制/解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離。如下圖所示,跨接在2pF(2個(gè)1pF)的差分容性隔離柵的信號(hào)以數(shù)字化的方式傳送。借助于數(shù)字調(diào)制,隔離柵的特性不會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量,保證了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院皖l率響應(yīng)。
隔離放大器的主要參數(shù)及工作原理介紹
ISO-124P的工作過程:200uA的恒流源經(jīng)過開關(guān)SW的切換,得到電流I1=±100uA。輸入電壓Vin為零時(shí),電流I2=I1=±100uA。積分器A1對(duì)電流I2積分,其輸出uo1為對(duì)稱三角波,比較器的輸出為對(duì)稱方波。當(dāng)輸入電壓Vin不為零時(shí),200kΩ的輸入電阻中有電流,I2≠100uA,積分器A1正反向積分的斜率將發(fā)生改變,uo1為鋸齒波,如上圖中的uo1的波形。經(jīng)過比較器后得到非對(duì)稱的方波——占空比調(diào)制。該信號(hào)經(jīng)過隔離柵被放大器S2感知,并控制右側(cè)的開關(guān)電流源給積分器A2提供積分電流。輸出級(jí)的輸出電壓Vout通過200kΩ電阻里的電流去平衡占空比調(diào)制的電流,使輸出電壓Vout的平均值等于輸入電壓Vin。輸出反饋回路中的采樣保持器可以濾除解調(diào)過程中的紋波。
設(shè)計(jì)人員常常需要在高共模電壓下測(cè)量小電壓,尤其是在使用電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。這與使用傳感器時(shí)的接地回路問題有關(guān),這兩個(gè)問題均可通過有效使用隔離放大器來(lái)解決。
隔離放大器在其輸入和輸出之間提供電流阻斷,因此僅傳輸所需信號(hào)并消除高共模電壓。在基于傳感器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,隔離放大器在傳感器之間保持接地分離以消除接地回路。隔離放大器普遍應(yīng)用于電源、電機(jī)控制器、遠(yuǎn)程電壓檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)測(cè)量和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。
為了解釋隔離放大器的工作原理以及如何有效地予以應(yīng)用,本文將描述一個(gè)需要隔離的典型場(chǎng)景,然后討論三種常見隔離方法:變壓器耦合、光學(xué)耦合和容性耦合。在討論過程中,本文將介紹每種方法的實(shí)用解決方案,最后給出一個(gè)采用參考設(shè)計(jì)的例子。
典型電源場(chǎng)景
現(xiàn)代電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要在高共模電壓下測(cè)量小信號(hào)。設(shè)計(jì)人員如何使用阻性分流器測(cè)量一個(gè)偏置電壓超過 300 V 的推挽式 FET 功率驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電流
隔離放大器工作原理
隔離放大器是一種對(duì)其輸入和輸出電路(包括相關(guān)電源)之間進(jìn)行電位隔離的放大器。這確保了輸入和輸出部分之間沒有導(dǎo)電路徑。兩部分之間的漏電流極低,而且電介質(zhì)擊穿電壓很高。輸入級(jí)是差分放大器,用于衰減共模電壓。它之所以能做到這一點(diǎn),是因?yàn)檩斎氡舜讼嗖畈坏?1 V,并且放大器是浮動(dòng)的,不以地為基準(zhǔn)。通過精心設(shè)計(jì)和布局,最大限度減少各部分之間的雜散電容耦合,以免影響隔離。各部分之間的隔離由變壓器、電容或光學(xué)耦合提供(圖 2)。這些耦合方法通常會(huì)阻止信號(hào)的直流和低頻成分。利用輸入信號(hào)調(diào)制一個(gè)載波并發(fā)送全信號(hào)頻譜,然后在器件輸出端通過解調(diào)予以恢復(fù),可以避免上述缺點(diǎn)。輸入端和輸出端均使用隔離電源。
3UF ±5%電容
ABBACS510-01-025A-4 ACS550-01-023A-4
LEONARD SWV100-03-EGA400.5-G1 1:1
MURRArt.No.23000 耦合繼電器 murr 23000 RC, 3x500VAC/4kW
SMARLD301D-31I-V010-A10/I4/J1/Y2/R1壓力變送器SMAR LD301D-31I-V010-A10/A0/D1/H0/I4/P0/Y2/J1/R1 0-250 kPa, Stainless Steel, Viton O-Rings
St?ubliB23580423蓋板氣缸
PIXYSATR243-20ABC
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INTERAPPIA500S10.F10-F1222
ATE Brakes 03.3301-3132.1
GRUNDFOSCRI5-4 3330387水冷泵
COMER S.r.L.SKG63-2A
GismaPartCode:24.06.3.S.12.2.00.0
deltaelectronicsBKD36P
STAHL8070/1-2-S EN60947-5-1限位開關(guān)stahl 8070/1-2-S
ikron 2HHC01843 HEK 45-30. 155-AS-SP025-B / 1 5 BAR
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