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使用集成數(shù)字隔離器保護工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)

2513556 2022-11-24 | pdf | 308.05KB | 次下載 | 免費

資料介紹

可靠的工業(yè)通信對于工廠的平穩(wěn)運行和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 原則的有效應(yīng)用至關(guān)重要。大部分通信發(fā)生在能夠進行多點通信鏈路和長途數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋镜?a target='_blank' class='arckwlink_none'>網(wǎng)絡(luò)上。它們使用成熟的技術(shù)，例如 RS-422/RS-485 接口，支持更高級別的協(xié)議，例如 Profibus、Interbus 或 Modbus。盡管如此，這些網(wǎng)絡(luò)仍然容易受到干擾。可靠的工業(yè)通信對于工廠的平穩(wěn)運行和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 原則的有效應(yīng)用至關(guān)重要。大部分通信發(fā)生在能夠進行多點通信鏈路和長途數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋镜鼐W(wǎng)絡(luò)上。它們使用成熟的技術(shù)，例如 RS-422/RS-485 接口，支持更高級別的協(xié)議，例如 Profibus、Interbus 或 Modbus。盡管如此，這些網(wǎng)絡(luò)仍然容易受到干擾。例如，連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的機柜的靜電放電 (ESD) 可以將系統(tǒng)的共模電壓驅(qū)動到 20 伏以上，遠遠超過 RS-422/RS-485 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 12 伏最大運行電壓。即使是特別堅固的 RS-422/RS-485 收發(fā)器也可能在暴露于如此幅度的電壓尖峰時產(chǎn)生損壞的數(shù)據(jù)或完全失效。通過將敏感的收發(fā)器與信號和電源電壓尖峰隔離開來，工程師可以降低這些風(fēng)險。然而，使用變壓器或光耦合器的傳統(tǒng)隔離技術(shù)帶來了它們自身的權(quán)衡，包括增加的解決方案尺寸、成本、復(fù)雜性和吞吐量限制。例如，連接到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的機柜的靜電放電 (ESD) 可以將系統(tǒng)的共模電壓驅(qū)動到 20 伏以上，遠遠超過 RS-422/RS-485 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 12 伏最大運行電壓。即使是特別堅固的 RS-422/RS-485 收發(fā)器也可能在暴露于如此幅度的電壓尖峰時產(chǎn)生損壞的數(shù)據(jù)或完全失效。通過將敏感的收發(fā)器與信號和電源電壓尖峰隔離開來，工程師可以降低這些風(fēng)險。然而，使用變壓器或光耦合器的傳統(tǒng)隔離技術(shù)帶來了它們自身的權(quán)衡，包括增加的解決方案尺寸、成本、復(fù)雜性和吞吐量限制。一種基于芯片級變壓器的數(shù)字隔離新方法使 RS-422/RS-485 收發(fā)器成為可能，這些收發(fā)器在單個芯片上集成了隔離式 DC-DC 穩(wěn)壓器和三通道信號隔離器。這些器件使工程師能夠構(gòu)建更緊湊、更簡單且成本更低的數(shù)字隔離工業(yè)通信系統(tǒng)。一種基于芯片級變壓器的數(shù)字隔離新方法使 RS-422/RS-485 收發(fā)器成為可能，這些收發(fā)器在單個芯片上集成了隔離式 DC-DC 穩(wěn)壓器和三通道信號隔離器。這些器件使工程師能夠構(gòu)建更緊湊、更簡單且成本更低的數(shù)字隔離工業(yè)通信系統(tǒng)。本文討論隔離問題和解決該問題的不同方法。然后介紹了平面變壓器的進步，這些進步使數(shù)字隔離技術(shù)的集成度更高。本文以實際示例介紹了本文討論隔離問題和解決該問題的不同方法。然后介紹了平面變壓器的進步，這些進步使數(shù)字隔離技術(shù)的集成度更高。本文以實際示例介紹了Analog DevicesAnalog Devices的兩款高度集成、隔離的 RS-422/RS-485 收發(fā)器解決方案及其應(yīng)用方法。的兩款高度集成、隔離的 RS-422/RS-485 收發(fā)器解決方案及其應(yīng)用方法。傳統(tǒng)的電源和信號隔離方法傳統(tǒng)的電源和信號隔離方法傳統(tǒng)系統(tǒng)中的電源隔離通常使用變壓器實現(xiàn)（圖 1），但這種技術(shù)確實有一些缺點，包括：傳統(tǒng)系統(tǒng)中的電源隔離通常使用變壓器實現(xiàn)（圖 1），但這種技術(shù)確實有一些缺點，包括：變壓器通常比非隔離電源中使用的等效電感器更昂貴且更大，因此隔離設(shè)備更不緊湊且成本更高。變壓器通常比非隔離電源中使用的等效電感器更昂貴且更大，因此隔離設(shè)備更不緊湊且成本更高。變壓器的效率低于電感器。變壓器的效率低于電感器。由于隔離柵阻止了電源的輸出被直接檢測和嚴格控制，因此其調(diào)節(jié)和瞬態(tài)性能不如非隔離器件。