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如何為物聯(lián)網(wǎng)傳感器選擇合適的電流隔離技術(shù)

1858583 2022-11-25 | pdf | 419.04KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

多樣化的新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增長(zhǎng)使許多設(shè)計(jì)人員面臨在傳感器和其余電子設(shè)備之間提供電流（歐姆）隔離的挑戰(zhàn)。這種隔離對(duì)于信號(hào)完整性、系統(tǒng)保護(hù)和用戶安全至關(guān)重要，但設(shè)計(jì)人員必須從三種主要隔離技術(shù)中進(jìn)行選擇：磁柵、光柵和電容柵。多樣化的新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增長(zhǎng)使許多設(shè)計(jì)人員面臨在傳感器和其余電子設(shè)備之間提供電流（歐姆）隔離的挑戰(zhàn)。這種隔離對(duì)于信號(hào)完整性、系統(tǒng)保護(hù)和用戶安全至關(guān)重要，但設(shè)計(jì)人員必須從三種主要隔離技術(shù)中進(jìn)行選擇：磁柵、光柵和電容柵。這些選項(xiàng)中的每一個(gè)都具有相似的性能特征，但在它們之間進(jìn)行選擇之前，設(shè)計(jì)人員需要了解細(xì)微的差異。為此，本文將討論隔離在傳感器中的作用，然后介紹各種選項(xiàng)、它們的不同特性以及如何應(yīng)用它們。這些選項(xiàng)中的每一個(gè)都具有相似的性能特征，但在它們之間進(jìn)行選擇之前，設(shè)計(jì)人員需要了解細(xì)微的差異。為此，本文將討論隔離在傳感器中的作用，然后介紹各種選項(xiàng)、它們的不同特性以及如何應(yīng)用它們。它還將介紹數(shù)字隔離，并提供更多數(shù)字隔離器示例。它還將介紹數(shù)字隔離，并提供更多數(shù)字隔離器示例。隔離的要點(diǎn)隔離的要點(diǎn)當(dāng)傳感器或傳感器子電路“隔離”時(shí)，它與電路的其余部分之間沒有電氣路徑，使用歐姆表進(jìn)行的基本測(cè)量將顯示兩個(gè)部分之間沒有電流流動(dòng)（圖 1）。由于此障礙，挑戰(zhàn)在于將信號(hào)從隔離子電路傳輸?shù)较到y(tǒng)的其余部分。在許多情況下，還有一個(gè)額外的挑戰(zhàn)：在沒有通過電源子系統(tǒng)的“迂回路徑”的情況下為隔離子電路供電，這將使任何隔離無效。當(dāng)傳感器或傳感器子電路“隔離”時(shí)，它與電路的其余部分之間沒有電氣路徑，使用歐姆表進(jìn)行的基本測(cè)量將顯示兩個(gè)部分之間沒有電流流動(dòng)（圖 1）。由于此障礙，挑戰(zhàn)在于將信號(hào)從隔離子電路傳輸?shù)较到y(tǒng)的其余部分。在許多情況下，還有一個(gè)額外的挑戰(zhàn)：在沒有通過電源子系統(tǒng)的“迂回路徑”的情況下為隔離子電路供電，這將使任何隔離無效。圖 1：在隔離系統(tǒng)中，未接地的傳感器和系統(tǒng)（可能接地）之間沒有電流路徑，但某種類型的信息承載能量必須從一側(cè)傳到另一側(cè)。（圖片來源：Digi-Key，基于 www.ee.co.za 上的原始資料）圖 1：在隔離系統(tǒng)中，未接地的傳感器和系統(tǒng)（可能接地）之間沒有電流路徑，但某種類型的信息承載能量必須從一側(cè)傳到另一側(cè)。（圖片來源：Digi-Key，基于 www.ee.co.za 上的原始資料）隔離的原因包括：隔離的原因包括：傳感器是“浮動(dòng)”的，不得與系統(tǒng)“接地”有任何連接（系統(tǒng)“通用”是一個(gè)更準(zhǔn)確的術(shù)語，但“接地”是這里常用的誤稱）。傳感器是“浮動(dòng)”的，不得與系統(tǒng)“接地”有任何連接（系統(tǒng)“通用”是一個(gè)更準(zhǔn)確的術(shù)語，但“接地”是這里常用的誤稱）。即使系統(tǒng)由電池供電，因此沒有連接到“交流接地”，如果傳感器輸出處于高共模電壓 (CMV) 之上，它也可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。此 CMV 會(huì)損壞其余電子設(shè)備。例如，位于串聯(lián)堆頂部的單個(gè)電池單元的電壓。即使系統(tǒng)由電池供電，因此沒有連接到“交流接地”，如果傳感器輸出處于高共模電壓 (CMV) 之上，它也可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。此 CMV 會(huì)損壞其余電子設(shè)備。例如，位于串聯(lián)堆頂部的單個(gè)電池單元的電壓。傳感器可能會(huì)無意中連接到高壓電源甚至交流線路。這不僅會(huì)損壞電子設(shè)備，還會(huì)使用戶處于危險(xiǎn)之中。傳感器可能會(huì)無意中連接到高壓電源甚至交流線路。這不僅會(huì)損壞電子設(shè)備，還會(huì)使用戶處于危險(xiǎn)之中。幸運(yùn)的是，有實(shí)現(xiàn)模擬傳感器隔離的可行選項(xiàng)，可提供從數(shù)十伏到數(shù)千伏的低級(jí)和高級(jí)隔離。后者在 EV/HEV 等大眾市場(chǎng)應(yīng)用中是必需的，而且通常是為了滿足監(jiān)管安全要求。提供隔離的三種最常見方法使用磁性、光學(xué)和電容技術(shù)，每種方法的額定電壓都 >1000 V 或更高。幸運(yùn)的是，有實(shí)現(xiàn)模擬傳感器隔離的可行選項(xiàng)，可提供從數(shù)十伏到數(shù)千伏的低級(jí)和高級(jí)隔離。