在儀器儀表、過程控制、工業(yè)自動化、電機和電源控制以及醫(yī)療保健等應(yīng)用中，需要將來自各種傳感器的信息傳送到中央控制器中進行處理和分析。系統(tǒng)根據(jù)執(zhí)行的分析結(jié)果以及用戶輸入進行優(yōu)化。為了保持用戶界面的安全性并防止瞬變從源極耦合，需要電氣隔離。這些系統(tǒng)的例子是需要在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運行的精密機械臂，例如需要在除顫期間操作的電弧焊機或患者監(jiān)護儀。

在設(shè)計系統(tǒng)時，必須考慮市場需求，尤其需要滿足EMC要求。向歐盟銷售產(chǎn)品時，需要 CE 標(biāo)志，同樣，向美國銷售產(chǎn)品的要求也需要 FCC 分類。要獲得這些認證，需要在系統(tǒng)上執(zhí)行一套EMC測試并通過。

EMC 可以被認為是一個好鄰居 — 不會發(fā)出太大的噪音，而且在鄰居嘈雜時也能寬容。這可以從圖1中看出，其中EMC可以分為兩個方面：抗擾度和輻射。輻射可進一步分為傳導(dǎo)輻射和輻射發(fā)射，而抗擾度可分為傳導(dǎo)抗擾度、輻射抗擾度、瞬態(tài)抗擾度和容錯。

圖1.電磁兼容類別。

存在不同類別的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，需要符合性才能實現(xiàn)CE標(biāo)志或FCC分類，如圖2所示。在工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)境中，傳導(dǎo)和輻射發(fā)射通常必須符合 EN55011、EN55022 或 FCC 第 15 部分。傳導(dǎo)抗擾度必須符合IEC61000-4-6，輻射抗擾度必須符合IEC61000-4-3。瞬變可分為三類：標(biāo)準(zhǔn) IEC61000-4-2 的 ESD（靜電放電）、標(biāo)準(zhǔn) IEC61000-4-4 的 EFT（電快速瞬變）和標(biāo)準(zhǔn) IEC61000-4-5 的浪涌。

圖2.EMC 類別和標(biāo)準(zhǔn)。

建筑內(nèi)安全解決方案領(lǐng)域的另一個重大進步是從有線到無線接口的大規(guī)模轉(zhuǎn)變，不僅在單個傳感器節(jié)點和控制面板之間，而且從整個系統(tǒng)部署到其相關(guān)的遠程監(jiān)控站或運營中心。幾十年來，傳感器到面板的連接都是使用低壓串行布線進行的，最常見的是許多其他樓宇控制應(yīng)用中常見的RS-485類型。這種硬連線接口需要大量的工作和不斷增加的系統(tǒng)安裝成本。隨著超低功耗和短距離無線技術(shù)的出現(xiàn)，許多制造商已擴展其硬件系統(tǒng)產(chǎn)品組合，以包括無線系統(tǒng)版本，從而實現(xiàn)更簡單、更容易的初始部署。這種轉(zhuǎn)變反過來又減少了實施時間和成本，并通過允許合理的改造安裝而不是像過去那樣繼續(xù)由新建筑銷售推動市場，從而開辟了更大的市場規(guī)模。此外，在后端連接領(lǐng)域，入侵檢測系統(tǒng)市場曾經(jīng)專門與遠程監(jiān)控站或運營中心的電話線或POTS連接保持一致，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到利用Wi-Fi/網(wǎng)關(guān)Internet鏈接以及地面移動電話網(wǎng)絡(luò)連接，擴大了部署選項的競爭環(huán)境，同時也消除了入侵檢測系統(tǒng)對固定電話連接的硬要求。 裝置。

在系統(tǒng)設(shè)計完成后遇到EMC問題可能非常難以解決，因為可用于解決EMC的技術(shù)隨著設(shè)計進度的深入而減少。在項目開始時針對 EMC 進行設(shè)計對于最大限度地減少在電路板迭代上花費的時間至關(guān)重要，并將減少設(shè)計時間和項目成本。

使用數(shù)字隔離器可以非常有效地處理EMC瞬態(tài)威脅，因為電流隔離柵允許數(shù)據(jù)流，但會阻止電流流動。同時，數(shù)字隔離器應(yīng)遵守良鄰規(guī)則，不誘導(dǎo)噪聲擾亂其相鄰組件。電流隔離可以在隔離柵上使用不同的耦合元件來實現(xiàn)。傳統(tǒng)上，使用光學(xué)方法，但已被證明是耗電的，并且由于發(fā)光源，它們的使用壽命有限。數(shù)字隔離器可以使用電感或電容耦合方法與聚酰亞胺和SiO等絕緣材料來實現(xiàn)2并具有更長的使用壽命和更低的功耗。

ADI公司新系列開/關(guān)鍵控i耦合器數(shù)字隔離器ADuM1xx和ADuM2xx跨隔離柵實現(xiàn)電感耦合，并已被證明能夠抵御大型瞬態(tài)威脅。它們還能夠通過所需的輻射發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)，同時以高數(shù)據(jù)速率運行。新系列數(shù)字隔離器產(chǎn)品的一些特點是：

抗浪涌瞬變能力高達 16 kV pk 基本值

共模瞬態(tài)抗擾度為 100 kV/μs

耐壓為 5 kV rms，工作電壓為 600 V rms

高達 150 Mbps 的高數(shù)據(jù)速率吞吐量

極低的傳播延遲，最大 13 ns

1.7 V 至 5.5 V 的寬電源工作范圍

審核編輯：郭婷