在工業(yè)系統(tǒng)中，設(shè)備深處的現(xiàn)場(chǎng)故障可能是自動(dòng)化工廠的連續(xù)正常運(yùn)行時(shí)間或生產(chǎn)力損失的耗費(fèi)資金之間的區(qū)別。無論您需要檢測(cè)電壓是否在正確的閾值、是否存在繼電器觸點(diǎn)還是其他情況，信號(hào)監(jiān)控都是必不可少的。高壓場(chǎng)側(cè)電路和低壓邏輯側(cè)電路之間的電源和數(shù)據(jù)隔離可以有利于防止故障，消除兩側(cè)之間的噪聲和接地回路，并總體上確保設(shè)備的運(yùn)行安全。

工程師利用各種方法來完成診斷監(jiān)測(cè)，盡管這些方法通常既耗時(shí)又昂貴。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(shè)計(jì)這些分立電路，而且還涉及大量調(diào)試，以查明系統(tǒng)中錯(cuò)誤的確切來源。

至于電源隔離，傳統(tǒng)上使用變壓器，為了創(chuàng)建數(shù)據(jù)隔離柵，光耦合器（或數(shù)字隔離器）開始發(fā)揮作用。雖然這些分立式方法很有效，但它們占用了大量的電路板空間，并且設(shè)計(jì)成本高昂。例如，考慮高壓監(jiān)控系統(tǒng)中的典型數(shù)據(jù)和電源隔離方案。在這里，您可以讓一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)高場(chǎng)側(cè)電壓進(jìn)行采樣，并以四線串行外設(shè)接口（SPI）的形式生成數(shù)字輸出。位于ADC和微控制器單元（MCU）之間的數(shù)字隔離器電路將現(xiàn)場(chǎng)側(cè)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)竭壿媯?cè)MCU。另一方面，ADC、隔離器和MCU在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)和邏輯側(cè)都需要單獨(dú)的電源電路，并且會(huì)占用寶貴的電路板空間。

如果系統(tǒng)的診斷監(jiān)控以及數(shù)據(jù)和電源隔離功能已經(jīng)集成到您的工業(yè)通信電路中，會(huì)怎么樣？

集成隔離式微功耗架構(gòu)

Maxim Integrated采用名為MAXSafe的新型系統(tǒng)架構(gòu)，有助于簡化診斷監(jiān)控，同時(shí)提供隔離電源。MAXSafe是業(yè)界首款集成式隔離式微功耗架構(gòu)，可提供高達(dá)250μA的電流，足以為設(shè)計(jì)中的內(nèi)部芯片和簡單的場(chǎng)側(cè)電路供電。該架構(gòu)采用專有隔離技術(shù)開發(fā)，現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電源由邏輯側(cè)使用集成隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器提供。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)的功率需求較小時(shí)，這種方法消除了笨重、昂貴的外部隔離電源。自診斷和監(jiān)控在隔離的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)進(jìn)行。功能和狀態(tài)可以通過隔離電路傳送到設(shè)計(jì)的微控制器。隔離診斷確?？煽康耐ㄐ拧?/p>

MAXSafe 體系結(jié)構(gòu)提供：

與傳統(tǒng)的隔離式電源相比，節(jié)省 4 倍的空間

通道密度提高 2 倍以上

圖 2 中的圖表說明了 MAXSafe 體系結(jié)構(gòu)?？刂苽?cè)為3.3V至5.5V電源。隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器是 MAXSafe 架構(gòu)的一部分，可為現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路提供高達(dá) 250μA 的電流，足以為內(nèi)部和外部電路供電。

圖2.通用 MAXSafe 體系結(jié)構(gòu)圖。

您可以在MAX14001/MAX14002隔離式單通道10位ADC中找到MAXSafe架構(gòu)。這些器件具有可編程電壓比較器和浪涌電流控制，針對(duì)可配置的二進(jìn)制輸入應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。它們有3.75kV。有效值二進(jìn)制輸入側(cè)（現(xiàn)場(chǎng)側(cè)）和比較器輸出/SPI側(cè)（邏輯側(cè)）之間的集成隔離。集成在器件中的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器為現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路供電，因此即使沒有輸入信號(hào)，您也可以運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)側(cè)診斷。ADC持續(xù)數(shù)字化隔離柵現(xiàn)場(chǎng)側(cè)的輸入電壓，將數(shù)據(jù)穿過隔離柵傳輸?shù)狡骷倪壿媯?cè)，其中輸入電壓的大小與可編程閾值進(jìn)行比較。圖3給出了MAX14001/MAX14002的框圖。

在設(shè)計(jì)解決方案“集成DC-DC轉(zhuǎn)換器的隔離式ADC簡化現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路”中了解有關(guān)這些器件的更多信息。

圖3.MAX14001/14002隔離式單通道ADC框圖 采用集成微功耗DC-DC轉(zhuǎn)換器、數(shù)字隔離器和輸入的MAXSafe架構(gòu)。

審核編輯：郭婷