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4~20mA電流環隔離接口芯片IDC3516的應用

閱讀:1154        發布時間:2016-5-13

摘 要:本文對工業現場的接地干擾作了簡單分析,并介紹了一種無源4~20mA電流環路隔離芯片,對該芯片的應用方法作了詳細說明。 
關鍵詞:電流環;4~20mA;隔離芯片 

引 言: 

在工業現場,在距離較遠的電氣設備、儀表之間進行信號傳輸時,往往存在干擾,造成系統不穩定甚至誤操作。除系統內、外部干擾影響外,還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備的接地處理問題。一般情況下,設備外殼需要接大地,電路系統也要有公共參考地。但是,由于各儀表設備的參考點之間存在電勢差,因而形成接地環路,由于地線環流會帶來共模及差模噪聲及干擾,常常造成系統不能正常工作。 

一個理想的解決方案是,對設備進行電氣隔離,這樣,原本相互聯接的地線網絡變為相互獨立的單元,相互之間的干擾也將大大減小。 

在工業自動化控制系統,及儀器儀表、傳感器應用中,廣泛采用4~20mA電流來傳輸控制、檢測信號。由于4~20mA電流環路抗干擾能力強,線路簡單,可用來傳輸幾十甚至幾百米長的模擬信號。一般情況下,傳輸距離超過10米,就需要對電流信號進行隔離。


IDC3516電流環隔離接口芯片 

IDC3516是單片兩線制隔離接口芯片,該芯片內部包含一個電流信號調制電路,磁電耦合隔離變換電路及解調電路,通過磁路耦合,使能量從輸入線傳遞到輸出側,同時不需要直接電的連接。IDC3516非線性度典型值為0.2%,溫漂系數為100ppm,適合于絕大多數工業控制、測量場合。該芯片輸入信號為4~20mA,經過隔離后輸出4~20mA信號。該芯片的輸入等效電阻小,線性度高,并具有很寬的輸入/輸出爬電距離,圖1是IDC3516的內部原理圖。其中,引腳24為輸入電流信號流入端,引腳23為輸入電流信號流出端,引腳22、21分別為零點及滿度調節電位器接入端,引腳11、10為輸出電流流出、流入端。


IDC3516 應用電路 

由于將全部功能集成在芯片內部,IDC3516使用非常方便,在實際應用中,只需要外加幾個保護和調節用元件。圖2所示為IDC3516系列芯片的典型接線原理圖,引腳22、23之間連接的電位器RADJ1,用于調節輸入電流Ii與輸出電流Io的比例,引腳21、22之間連接的可變電阻RADJ2為輸出電流Io的偏置調節電阻。D1、D2為限幅穩壓管,用于線路浪涌電壓、雷擊強干擾的保護,F1、F2為自恢復保險,用于線路中過電流的保護。C1、C2是濾波電容,一般可選用1mF瓷片電容,可濾除高頻差模干擾,減小輸入、輸出信號脈動成分。


由于在信號傳輸中,芯片內部需要消耗一部分能量,因此,該芯片的輸出信號功率總是要小于輸入功率,具體體現在輸入端的電壓降上。圖3是該芯片輸入特性曲線,其輸出側所帶負載為250Ω,可見在這種情況下,信號源需要有足夠的驅動能力(>14V)。 

結語 

4~20mA電流環隔離接口芯片IDC3516接線電路簡單,使用方便,可廣泛用于自動控制,儀器儀表,傳感器等長線傳輸的工業現場。(end)

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