在工業系統中，根植于設備內部的現場故障可能是自動化工廠持續正常運行時間或生產力損失的耗資期之間的差異。信號監控是必不可少的，無論您是否需要檢測電壓是否處于正確的閾值、是否存在繼電器觸點或其他情況。高壓現場側電路和低壓邏輯側電路之間的電源和數據隔離可以有利于防止故障，消除兩側之間的噪聲和接地回路，并總體上確保設備的運行安全。

工程師利用多種方法來完成診斷監測，盡管這些方法通常是耗時和/或昂貴的。例如，許多人選擇集成電容器和二極管等分立元件來管理電壓和電流。這種方法不僅需要設計這些分立電路，而且還需要進行大量調試以查明系統中錯誤的確切來源。

至于電源隔離，傳統上使用變壓器，為了創建數據隔離屏障，光耦合器（或數字隔離器）開始發揮作用。雖然這些分立方法很有效，但它們占用了大量的電路板空間并且設計成本很高。例如，考慮高壓監控系統中的典型數據和電源隔離方案。在這里，您可以使用模數轉換器 （ADC） 對高場側電壓進行采樣，并以四線串行外設接口 （SPI） 的形式生成數字輸出。位于 ADC 和微控制器單元 （MCU） 之間的數字隔離器電路將現場側數字信號傳輸到邏輯側 MCU。另一方面，ADC，隔離器，

如果您的系統診斷監控以及數據和電源隔離功能已經集成到您的工業通信電路中會怎樣？

集成隔離式微功耗架構

Maxim Integrated 的一種名為 MAXSafe 的新系統架構有助于簡化診斷監控，同時還提供隔離電源。MAXSafe 是業界首個集成隔離式微功率架構，可提供高達 250μA 的電流，足以為設計中的內部芯片和簡單的現場側電路供電。該架構的現場側電源采用專有隔離技術開發，由邏輯側使用集成的隔離式 DC-DC 轉換器提供。當現場側的電力需求較小時，這種方法消除了笨重、昂貴的外部隔離電源。自診斷和監控位于隔離場側。功能和狀態可以通過隔離電路傳送到設計的微控制器。隔離診斷確保可靠的通信。

MAXSafe 架構提供：

與使用傳統隔離電源相比，節省 4 倍空間

通道密度增加超過 2 倍

圖2中的圖表說明了 MAXSafe 架構。控制端是一個 3.3V 至 5.5V 的電源。隔離式 DC-DC 轉換器是 MAXSafe 架構的一部分，可為現場側電路提供高達 250μA 的電流，足以為內部和外部電路供電。

圖 2. 通用 MAXSafe 架構圖。

您可以在MAX14001 / MAX14002隔離式單通道 10 位 ADC 中找到 MAXSafe 架構。這些器件具有可編程電壓比較器和浪涌電流控制，針對可配置二進制輸入應用進行了優化。他們有 3.75kV RMS二進制輸入端（現場端）和比較器輸出/SPI端（邏輯端）之間的集成隔離。集成到設備中的 DC-DC 轉換器為現場側電路供電，因此即使沒有輸入信號，您也可以運行現場側診斷。ADC 持續將隔離柵場側的輸入電壓數字化，將數據通過隔離柵傳輸到器件的邏輯端，在邏輯端將輸入電壓的幅度與可編程閾值進行比較。圖 3提供了 MAX14001/MAX14002 的框圖。

在設計解決方案“具有集成 DC-DC 轉換器的隔離式 ADC 簡化現場側電路”中了解有關這些器件的更多信息。

圖 3. MAX14001/14002 隔離單通道 ADC 框圖 使用集成微功率 DC-DC 轉換器和數字隔離器和輸入實現 MAXSafe 架構。

Maxim 將繼續擴展其采用 MAXSafe 架構的工業通信 IC 產品組合。請繼續關注未來的 MAXSafe 產品，以便在簡化診斷的同時為您的內部電路供電。

審核編輯：郭婷