标签: 磁隔离

　　 摘要 ：目前RS485/422的隔离方式主要是采用光电隔离的方案，但该方案存在体积大、电路分离元件多、电路复杂、系统不稳定等缺点。ADI推出的单芯片RS485/422磁隔离方案ADM2587E，则很好的解决了这个问题，实验结果证明，ADM2587E不仅可以提高RS485/422通讯的可靠性，而且电路也十分简单。 　　 关键词：RS485/422隔离、ADM2587E、磁隔离 　　 引言 ：RS485/422作为一种多节点、易组网的通讯接口，被广泛应用于仪器仪表、安防、交通、工业设备等领域中。RS485/422采用平衡发送与差分接收的模式，从而提高了整个网络的搞干扰性，最多可接256个节点、最远可支持1219m的通信距离。速率最高可达10Mbps，当然通信距离与速率是成反比的，只有在100Kbps以下且使用专用的RS485/422通讯线缆才可以达到最远传输距离。由于RS485/422的实际应用现场环境都比较复杂，再加上操作人员接线方式或使用传输线缆的不正确，往往导致RS485/422在实际使用过程中都会存在比较大的干扰，所以我们一般需要采用隔离的方式，来抑制干扰。 　　1、 Icoupler磁隔离技术简介 　　icoupler磁隔离技术是ADI推出的一项专利数字隔离技术。采用芯片级尺寸脉冲变压器耦合原理，这是与光耦合器中采用的发光二极管(LED)和光电二极管对比的不同之处。与传统的光电隔离器件相比，icoupler磁隔离器件消除了与光耦合器相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题；功耗降低了90％；并且无需外部驱动器或分立器件，尤其是在体积与集成度方面更具有光电隔离无法比拟的优势。 　　采用icoupler磁隔离专利技术设计的ADUM系列数字隔离器，不仅使用了芯片级制造工艺直接在芯片上制造icoupler变压器，而且还在芯片输入/输出集成了施密特触发器、译/解码电路。如右图所示，当数据输入icoupler器件后，会先经过一个施密特触发器滤波整形，然后经译码电路将信号变成脉冲信号，经过脉冲变压器耦合之后，再进入解码电路还原波形，最后再经过一个施密特触发器滤波整形，输出完美的方波。除此之外，icoupler数字隔离器还集成了校正与看门狗电路，保证器件可以工作在低速率与直流信号的状态下。 　　 2、 ADM2587E简介 　　ADM2587E是ADI推出的一款集成了icoupler数字隔离器的隔离型RS485/422收发器，同时还集成了isopower技术的DC-DC隔离电源，无需任何外围电路就可单独实现RS485/422的隔离通讯。器件采用标准的SOW-20表贴封装，通讯速率为500Kbps，(ADM2582E可达16MBPS)；2500V隔离电压；内部的DC-DC兼容3.3V和5V供电，输出为3.3V；-40℃--+85℃.ADM2587E的主要性能参数如下： 　　采用ADI专利的磁隔离技术，2500V隔离电压； 　　隔离型的RS485收发器，兼容RS485/422； 　　集成DC-DC隔离电源，无需外加DC-DC电源； 　　输入/输出引脚提供±15 kV ESD保护； 　　支持3.3V或5V供电； 　　总线节点数可达256个； 　　接收器具有开路、短路、故障保护功能； 　　无需外接电路（总线上下拉电阻）； 　　具有热关断保护功能； 　　具有25KV/微秒的瞬态抗共模干扰能力； 　　 3、 ADM2587E的其它功能特色 　　 接收器具有开路、短路及故障保护功能；无需总线偏置电阻 　　接收器具有开路、短路、故障保护功能，当总线输入端为开路或者短路时，确保输出为高电平。在线路空闲状态下，总线上没有驱动器被使能时，接收器上的终端电阻上的电压衰减到0V，对于传统的RS485收发器来讲，接收器的输入阈值在±200MV之间，这就需要在A B线上外接偏置电阻，以确保接收器为已知状态。而ADM2587E的RS485接收器的输入阈值则在-30MV至-200MV之间，因此ADM2587E的AB线上不需要偏置电阻，当总线开路、短路或故障时导致接收器终端电阻为0V时，接收器的输出确保为高电平。 　　 具有热关断保护功能 　　ADM2587E内部具有热关断保护电路，在故障条件下防止器件功耗过大。将发送器的输出短路至一个低阻抗源会导致很大的驱动器电流，热传感器电路检测此状态下芯片的温度并关闭驱动器输出。该电路作用于芯片温度达150℃时关闭驱动器，当芯片温度冷却到140℃时，驱动器会被重新使能。 　　 电路设计简单方便 　　ADM2587E电路使用非常简单，与普通的RS485收发器定义相同。只需要注意将VISOout 与VISOin在外部连接起来，并且由于内部的DC-DC属于高频器件，所以输入输出电源旁，必须要加旁路电容，一般推荐值为在每路输入输出电源旁加0.1UF与10UF的电容。 　4、 ADM2587E引脚定义说明 引脚 名称 功能描述 1、3、9、10 GND1 逻辑侧地（与微控制器的地连接）。 2、8 VDD 电源输入（兼容3.3V或5V），要求与GND1之间接两颗去耦电容。推荐容值为0.1μF和10μF。 4 RXD 接收器数据输出。当(A-B)-0.03V且RE为0或悬空时，输出高。当(A-B)-0.2V且RE为0或悬空时，输出低。当RE为高时，输出为高阻状态 5 RE 接收器使能输入。低电平有效。输入低电平时接收器工作，输入高电平时接收器禁止。 6 DE 驱动器使能输入。高电平有效。输入高电平时驱动器工作，输入低电平时驱动器禁止。 7 TXD 驱动器输入。需要驱动器发送的数据从该引脚输入。 11、14、16、20 GND2 总线侧地。 12 VISOOUT 隔离电源输出。该引脚必须连接到外部的VISOIN。要求与GND2之间接两颗去耦电容。 推荐容值为0.1μF和10μF。 13 Y 驱动器同相输出，半双工时13脚与18脚短接。 15 Z 驱动器反相输出，半双工时15脚与17脚短接。 17 B 接收器反相输入，半双工时17脚与15脚短接。 18 A 接收器同相输入，半双工时18脚与13脚短接。 19 VISO IN 隔离电源输入。该引脚必须连接到外部的VISOOUT。要求与GND2之间接两颗去耦电容。 推荐容值为0.1μF和10μF。  相关链接： http://www.adum.com.cn/products/2/2/

自入END改版之后，就很少去了。今天去了一下，发现我竟然不会发表文章了，唉。不仅感叹：“世界变化真快！” 虽然跟电子工程专辑的博客长的如双胞胎一般，但我毕竟还是在这里找到了发表文章的地方。 前一段时间，一直忙着跑客户，天天忙着应付原厂的各种表格，坐在电脑前来写博客，被当成无所事事的犯罪，眼睛里面只有订单，客户。也许是经济真的太差、或者是我的能力真的有限，客户的订单一个个的不知猴年马月才能下来，方案设计做了一大堆，最后都不了了知。真郁闷！！！ 今年除了日常其本工作之外，运营了个小小的淘宝店铺，做得都是自己的优势产品，打算从ADUM磁隔离产品开始，一个型号一个型号的来统计一下，每个芯片的应用问题。希望各位有钱的捧个钱场、没钱的捧个人场。来小店里坐坐， http://adum.taobao.com 喝杯茶，聊聊天。2012年大家都不好过，工作之余，来Jerrymiao这坐坐，扯扯蛋，骂骂娘。开心一下吧，呵呵～ 这次为了防止自己再找各种借口，偷懒耍滑不能坚持写博客，现在写一下目录，以便到时候能够，按图索骥。   以下是我近期准备要整理的东西： 一、关于隔离，为什么要隔离？ 二、ADUM磁隔离介绍，以及其与光耦的区别的什么？ 三、ADUM磁隔离产品线介绍 四、双通道磁隔离芯片ADUM1201介绍与应用。 五、四通道磁隔离芯片ADUM141X介绍与应用。 六、隔离型RS485芯片ADM2483介绍与应用。 七、隔离型RS485芯片ADM2587介绍与应用。 八、隔离型RS232芯片ADM3251E介绍与应用。 九、隔离型USB芯片ADUM4160介绍与应用。 十、隔离型CAN收发器ADM3053介绍与应用。 十一、I2C总线隔离芯片ADUM1250介绍与应用。 十二、ADUM磁隔离产品线选型指南。 十三、

今天突然想写点儿东西，想想那就写点儿光隔离与磁隔离的东西吧。 推广ADI的磁隔离芯片有近两年的时间了，不敢说自己了解多少，但两年的时间确实多众多的研发工程师身上学到不少呵。 今天就客观的来对光隔离与磁隔离做个比较吧，也方便各位在选择的时候有个参照： 首先：光隔离是个比较老的东西了，了解的人也比较多，电路也比较成熟，当然还得经过一些调试，而且成本也是有一定的优势的。 磁隔离，怎么说呢，也不是什么新鲜的东西了，也有几年的时间了，在技术方面（尤其是大家所担心的磁干扰方面）也经过了市场的真正检验。但磁隔离处在一种尴尬的境地是“知道的人，认为没新鲜的；不知道的人，认为这东西太新了，不放心。”呵，其实关键在于一点，那就是网上关于磁隔离的东西并不太多，无论是专业期刊的论文，还是论坛里的成熟应用，大部分都还是光隔离。 从我个人角度，光隔离与磁隔离比较起来，最直观的一点就是体积小、集成度高。无论以普通的521、817相比、还是高速的6N137、6N136等相比。我们明显可以看出，ADI磁隔离芯片可节约70%的PCB面积，而且做出来的PCB板明显要PL不少。更值得一讲的是，磁隔离芯片，在接口通讯方面，更是尽可能的集成了所有能集成的进去，如ADI的ADM2483、ADM2587，ADM3251E.还有TI也有一个集成了CAN收发器的。 这是直接就能看出来的，从资料上能看出来的就是，使用方便灵活，相当于直接把原来的线切断，然后把磁隔离芯片放上就OK了。还有就是功耗，磁隔离芯片的功耗非常低，大约相当于光隔离的1/10左右。 真正的性能是在应用中才能看出来的，比较驱动、老化等等。只是讲磁隔离比光隔离在速度上的改进是显而易见的，而其它方面则不会明显的表现出来。 说了这么多磁隔离的好处，我们再来讲一下更适合用光隔离的地方。一般在电机驱动等隔离方面，因为光耦是电流型的，所以你可以对高电压来控制他，而磁隔离，是电压型的，所以这时候用光耦更为合适一点儿。 还有就是低速场合，用的是几毛钱的光隔离，也没太多的必要换成磁隔离，当然，如果产品的利润还可以的话，还是用磁隔离更为好一点儿，板子比较漂亮嘛。只要到了M的级别，还是用磁隔离最好。 最后我们要讲一讲成本的问题，目前来讲，磁隔离比光隔离在成本上，还是要略高一点点，但从长远来看，磁隔离产品的降价空间非常大。而且，一部分的光隔离要被磁隔离替代，这是一个趋势。 大家对各种隔离有什么想法，欢迎交流。

   完美的RS-232接口隔离电路完整方案   北京晶圆智通科技有限公司 技术支持    陈璨   RS-232 通讯接口广泛的应用于各个领域，是目前应用最为广泛的接口之一。在工业控制，设备检测及汽车航空等电路中用来与上位机连接通信，在这些应用领域中，由于设备工作环境复杂，干扰较大，为了保证设备通信正常以及核心控制电路和操作人员的安全，有必要在 RS-232 接口处采取电路隔离措施。   多年以来， RS-232 接口的隔离一直采用的是传统的光耦合器隔离方案，隔离一路 RS-232 接口需要两路光耦以及外部由分立元件组成的限流及驱动电路，这就导致电路板使用空间与成本的增加，额外的分立元件提高了电路的复杂性，导致设计时间的延长和电路性能的不稳定。下图是采用光耦实现隔离功能的 RS-232 接口电路：     图 1 ，采用光耦的 RS-232 隔离电路   ADM3251E 是一款高速、单通道隔离 RS-232 收发器，采用单电源供电。这款器件非常适于工作在苛刻的电气环境，或频繁插拔 RS-232 电缆的环境中。   ADM3251E 集成了双通道数字隔离器以及集成隔离电源。由于内置 ADI 公司磁隔离技术的芯片级 DC-DC 转换器，因此无需外部分立的隔离 DC-DC 转换器。在小封装内提供了完整的隔离解决方案。   磁隔离器与光耦相比，具有更好的波形传输特性，更高的传输速度和更低的功率。 ADM3251E 与传统光耦隔离 RS-232 电路相比，除了具有一般磁隔离器的优势外，还具有极高的集成度与稳定性，极小的 PCB 使用面积，以 12.5mm × 7.5mm × 2.5mm 的小体积实现了 RS-232 接口的完美隔离。下图是 ADM3251E 实现 RS-232 接口隔离的电路： 图 2 ，采用 ADM3251E 的 RS-232 隔离电路     电路图对比可见， ADM3251E 在电路连接、 PCB 使用、易用性方面远优于光耦。     性能测试结果对比，波形延迟、波形上升 / 下降时间等优于光耦。 ADM3251E 以单芯片实现 RS-232 接口隔离，可以堪称是一个完美的解决方案。 登录 www.adum.com.cn 了解更多。

    利用单芯片电压和电流输出DAC AD5422及数字隔离器ADuM1401构建16位全隔离输出模块(CN0065)   电路类型: DAC电路 优化目标: 高分辨率, 隔离 应用: 过程控制     电路功能与优势   本电路提供一种完整的工业控制输出模块解决方案。该设计适合过程控制可编程逻辑控制器 (PLC) 和分布式控制系统 (DCS) 模块，这些模块均要求具有标准 4 mA 至 20 mA 电流输出及单极性或双极性输出电压范围。 16 位 DAC  AD5422 可通过软件配置提供所有必要的输出，并具有许多集成诊断特性，适用于工业环境。 ADuM1401 提供微控制器与 DAC 之间所需的全部信号隔离。本电路还含有标准外部保护功能，且经过测试和验证，完全符合 IEC 61000 标准。   电路描述   对于工业控制模块，标准模拟输出电压和电流范围包括 ±5 V 、 ±10 V 、 0 V 至 5 V 、 0 V 至 10 V 、 4 mA 至 20 mA 或 0 mA 至 20 mA 。 AD5422 是一款精密、全集成式 16 位 DAC ，提供可编程电流源和可编程电压输出，针对工业过程控制应用的要求而设计。   图 1 所示电路的输出电流范围可通过编程设置，设置范围为 4 mA 至 20 mA 、 0 mA 至 20 mA 或超量程功能 0 mA 至 24 mA 。电压输出由一个独立引脚提供，经过配置可以提供 0 V 至 5 V 、 0 V 至 10 V 、 ±5 V 或 ±10 V 的输出范围。所有范围均提供 10% 的超量程特性。模拟输出提供短路和开路保护，可驱动 1 μF 容性负载和 1 H 感性负载。      图 1 ： 16 位工业控制输出模块，集成诊断、输出保护功能（原理示意图）   默认条件下， AD5422 的 DVCC 引脚采用 2.7 V 至 5.5 V 电源供电。或者，也可以使用 DVCC SELECT 引脚，将 4.5 V 内部电源与 DVCC 引脚相连，用作系统中其它器件的数字电源，或者用作上拉电阻的端电极。这种模式下， DVCC 引脚可提供的最大电流为 5 mA 。在此设计中， DVCC 输出用于为数字隔离器 ADuM1401 的隔离场端供电。   ADuM1401 是一款采用 ADI 公司 iCoupler®  技术的四通道数字隔离器。利用它可在 AD5422 与系统微控制器之间实现隔离，隔离额定值为 2.5 kV （均方根值）。所有四条线均用于将标准 SPI 接口与 AD5422 相连：三条发射线（ LATCH 、 SCLK 、 SDIN ）和一条接收线 (SDO) 。   AD5422 具有一个 10 ppm/°C 片内基准电压源。为了在整个温度范围内提供高性能，本设计采用 5 V 外部基准电压源 ADR445 ，其最大精度误差为 0.04% ，最大温度漂移为 3 ppm/°C 。在整个工业温度范围内，此漂移大约贡献 0.02% 的误差。   图 2 显示 AD5422 采用外部基准电压源 ADR435 时的输出误差曲线。所示数据为 0 V 至 10 V 标称输出范围内以 %FSR （满量程范围）表示的输出电压误差。        图 2 ： INL 精度曲线（ 0 V 至 10 V 输出范围）    本设计还含有外部保护功能（如标准保护二极管和 TVS 器件等），且成功通过测试，符合 IEC 61000 标准，如表 1 所示。关于外部保护技术的更多讨论内容，请参考 Colm Slattery 、 Derrick Hartmann 和 Li Ke 合作撰写的 “PLC 评估板简化工业过程控制系统设计 ” 一文（《模拟对话》， 43-04 ， 2009 年 4 月）。   表 1.  符合 IEC 标准    测试项目 描述 结果 EN  IEC 61000-4-2 静电放电 (ESD) ， ±4 kV VCD 最大偏差： 0.32% （ CH3. Class B ） 静电放电 (ESD) ， ±8 kV HCD 最大偏差： 0.28% （ CH3. Class B ） EN  IEC 61000-4-3 辐射抗扰度（ 80 MHz 至 1 GHz 、 10 V/m ），垂直天线极化 最大偏差： 0.09% （ CH1 ）， 0.30% （ CH3. Class B ） 辐射抗扰度（ 80 MHz 至 1 GHz 、 10 V/m ），水平天线极化 最大偏差： –0.04% （ CH1 ）， 0.22% （ CH3. Class B ） 辐射抗扰度（ 1.4 GHz 至 2 GHz 、 3 V/m ），垂直天线极化 最大偏差： 0.01% （ CH1 ）， -0.09% （ CH3. Class B ） 辐射抗扰度（ 1.4 GHz 至 2 GHz 、 3 V/m ），水平天线极化 最大偏差： 0.01% （ CH1 ）， 0.09% （ CH3. Class B ） EN  IEC 61000-4-4 电快速瞬变 (EFT) ±2 kV 电源端口 最大偏差： –0.12% （ CH3. Class B ） 电快速瞬变 (EFT) ±1 kV 信号端口 最大偏差： –0.02% （ CH3. Class A ） EN  IEC 61000-4-5 电源线突波， ±0.5 kV 未发生电路板或器件损坏情况，符合 Class B 要求 EN  IEC 61000-4-6 对电源线执行抗扰度测试， 10 V/m 、 5 分钟 最大偏差： 0.09% （ CH3. Class B ） 对 I/O 电缆执行抗扰度测试， 10 V/m 、 5 分钟 最大偏差： –0.93% （ CH3. Class B ） EN  IEC 61000-4-8 磁场抗扰度，水平天线极化 最大偏差： –0.01% （ CH3. Class A ） 磁场抗扰度，垂直天线极化 最大偏差： –0.02% （ CH3. Class A ） 本文摘自 ADI 网站“实验室电路”。  登陆 www.adum.com.cn 了解更多。