广告

信号和电源隔离RS-485现场总线的高速或低功耗解决方案

2021-01-13 11:52:35 Richard Anslow 阅读:
对于高性能电机控制编码器应用而言,通常需要更高的数据速率、更小的RS-485收发器封装和IEC 61000-4-2 ESD保护。

ADI公司的iCoupler®数字隔离器和RS-485收发器产品系列解决了工业应用中的两大需求:更高的数据速率和更低功耗的工作模式。a0pednc

对于高性能电机控制编码器应用而言,通常需要更高的数据速率、更小的RS-485收发器封装和IEC 61000-4-2 ESD保护。ADM3065E/ADM3066E  50 Mbps收发器采用节省空间的10引脚 LFCSP封装,可提供±12 kV(接触)和±12 kV(空气)的IEC 61000-4-2 ESD保护功能,为 EnDat编码器提供了一套可靠的解决方案(请参考AN-1397应用笔记了解更多 信息)。此外,在ADM3065E/ADM3066E 中添加高速稳定的信号和功率隔离可以通过 isoPower® ADuM6401或 isoPower ADuM6000 及 iCoupler ADuM241D来实现,如本应用笔记中所述。a0pednc

在电池供电系统、井下应用(例如,采矿)以及在4 mA至20 mA环路中工作的过程控制系统中,往往对低功耗工作模式具有较高需求。ADI公司生产的微功耗数字隔离器ADuM1441在关断模式下的静态功耗低于23 μA。ADM3483 3.3 V、250 kbps RS-485收发器的静态功耗极低,关断模式下通常仅2 nA。a0pednc

图1所示为适合井下应用稳定可靠的低功耗隔离式RS-485解决方案。ADM3483和ADuM1441共用可提供一条通往远程地下测量节点的可靠低功耗链路。系统接口卡包括ARM® Cortex® 微控制器单元(MCU)、ADuCM3027和集成模拟前端(AFE)AD7124-4,用于远程温度和压力测量。系统接口卡的固件更新通过远距离RS-485电缆提供,更新后能够在最长1 km的远距离内实现低数据速率传输(例如,9.6 kbps)。a0pednc

a0pednc

1.适合井下应用稳定可靠的低功耗隔离式RS-485解决方案a0pednc

隔离式高速RS-485a0pednc

利用iCoupler和isoPower技术,可以向ADM3065E中增添兼具加强绝缘和5 kV rms瞬态耐受电压的电流隔离。ADuM6401提供了所需的四通道5 kV rms信号隔离、最高25 Mbps的工作速率以及集成式DC/DC转换器。ADuM6401配合ADM3065E(如图2所示)需将VISO引脚配置为3.3 V,具体方法是将VSEL引脚连接到GNDISO引脚,并将5V电源连接到VDD1引脚。在3.3V电压下工作,即使数据速率达25 Mbps,也可以确保ADM3065E仍保持在ADuM6401的负载能力范围内。a0pednc

利用ADuM241D四通道数字隔离器和ADuM6000隔离式DC/DC转换器,可以实现50 Mbps数据速率以及ADM3065E隔离,如图3所示。ADuM241D的数据速率最高可达150 Mbps,能够提供完全支持ADM3065E以50 Mbps数据速率工作所需的精确时序。a0pednc

不过,以50 Mbps数据速率工作的前提是使ADM3065E工作在3.3 V电压下。a0pednc

如果需要在5V电压下工作,可以将ADuM6000上的VSEL引脚连接到VISO,但支持的最大数据速率会降低(例如,<10 Mbps)。更多信息,请参考ADuM241D和ADuM6000数据手册。a0pednc

ADuM6401和ADuM6000 isoPower器件中的DC/DC转换器可为ADM3065E(和ADuM241D)提供稳压隔离电源。这两款isoPower器件利用高频开关元件,通过变压器传输功率。用户必须遵循辐射标准进行印刷电路板(PCB)布局。如需PCB布局建议,请参考AN-0971应用笔记。a0pednc

a0pednc

2.信号和电源隔离的25 Mbps RS-485解决方案(简化图,未显示全部连接)a0pednc

 a0pednc

a0pednc

3.信号和电源隔离的50 Mbps RS-485解决方案(简化图,未显示全部连接)a0pednc

隔离式低功耗RS-485a0pednc

图4显示了ADuM1441微功耗、四通道、数字隔离器和ADM3483低功耗、半双工RS-485收发器的组合。a0pednc

当ADM3483处于关断模式(驱动器使能DE引脚为低电平且接收器使能引脚为高电平)时,静态电源电流通常仅为2 nA(最大规范值为1 μA)。如图4所示,ADuM1441的引脚7和引脚10分别连接至GND1和GND2。这意味着当ADuM1441隔离器处于无总线通信活动的关断模式时,其静态电流低于23 µA。总体来说,该解决方案的静态功耗低至24 µA以下。a0pednc

如果ADuM1441的引脚7和引脚10分别直接连接到VDD1和VDD2,则ADuM1441的静态功耗仅1.2 µA。这可以通过PCB上的跳线连接来实现,用户可以选择将引脚7连接到VDD1或GND1,还可以选择将引脚10连接到VDD2或GND2。将ADuM1441中的1.2 μA静态功耗特性添加到ADM3483静态电源中,可实现一个在关断或待机模式下仅消耗2 μA电流的完全隔离式RS-485节点。为了确保隔离器正常工作,ADuM1441的引脚7和引脚10必须分别连接到GND1和GND2a0pednc

a0pednc

4.低功耗、隔离式RS-485节点a0pednc

  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 仿真器智能,工程师更聪明! 不要过度依赖SPICE仿真器的自动设定,因为过度相信自动化有时可能引发错误。请记得:仿真器智能,工程师更聪明!
  • 工程师更乐意在开发物联网中采用AI 根据Newark发表的最新调查报告,工程师更乐意在其设计中部署AI,以期改善产品并进而提升其系统的ROI...
  • 增强型GaN HEMT的漏极电流特性 增强型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)已经采用两种不同的结构开发出来。这两种增强型结构是金属-绝缘层-半导体(MIS)结构和栅极注入晶体管(GIT)结构。MIS结构具有受电压驱动的小栅极漏电流,而GIT则具有脊形结构和高阈值电压。两者也都有一些缺点。MIS对栅极干扰的可靠性较低,阈值电压较低,而GIT的栅极开关速度较慢,栅极漏电流较大。
  • 利用反极性MOSFET帮助555振荡器忽略电源和温度变化 恒定频率振荡器是555定时器的经典应用之一。然而,由于所用二极管的特性不理想,占空比的间隔会随着温度和V+电源的变化而变化。本设计实例给出了一种解决方法:利用反极性P沟道MOSFET引导电容的充电电流而不产生任何明显压降。
  • 儿童电子学(一):LED 电子是当今的热门话题,许多孩子们也期望了解并掌握这个重要技术的基本原理。本文是一个面向孩子们的基础电子课程,将并以简单有趣的方式教他们基础知识,激发他们的兴趣。
  • 给电子设计初学者的一些实用技巧 本文将为初学者提供一些实用的布局、提示和技巧,可以帮助您避免事故或解决各种问题。该系列将不定期发布。
  • 三星推出其最快的 GDDR6 内存!基于EUV 10nm 1z工艺 结合创新的电路设计和先进的绝缘材料,基于极紫外 (EUV) 技术的第三代 10 纳米级 (1z)1 工艺,三星的新内存将成为第一款速度高达 24Gbps 的 GDDR6。
  • MP1584降压电路官方手册有坑?资深工程师分享常用DC-DC 在最初使用MP1584降压电路时,发现照着芯片手册的官方给出的参数去设置,发现还是有坑的,经过修改后,目前这个降压电路已经使用了很多年,经过几千产品量的打板实践,个人感觉还是算稳定的。为了帮助大家避开官方手册以及其他的一些坑,笔者特地撰文与大家分享一个常用的DC-DC的电路设计……
  • 抢跑3nm制程竞赛,三星能否领先台积电? 藉由比台积电更早一点开始制造3nm芯片,是否有助于三星获得显著优势还有待观察,而这也将会是一件有趣的事...
  • 利用GaN技术在狭窄的环境中保持“冷静” 虽然GaN器件可实现更高的功率密度,但为了实现高可靠性的适销对路的适配器设计,仍有一些系统级问题需要解决。这些问题以散热设计和EMI合规性为中心。适配器内的电子电路必须要在放置它们的狭小空间中保持冷(表现出低温升)静(低发射噪声)。本文将着眼于实现这些目标的技术。
  • 芯片IC附近放置的电容是多少?1uF、0.1uF、0.01uF如何选 电容,电容的作用简单来说就是存储电荷。我们都知道在电源中要加电容滤波,在每个芯片的电源脚放置一个0.1uF的电容去耦。但是,有些板子芯片的电源脚旁边的电容是0.1uF的或者0.01uF的,有什么讲究吗?
  • 凭借智能制造掀起变革 汽车行业正在以前所未有的速度重新洗牌。技术进步正在重新定义交通运输行业,电子元器件和软件转变了发展风向,使其从传统机械转向复杂的可持续、可娱乐和可互联的移动出行。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了