在工業(yè)系統(tǒng)中，根植于設(shè)備內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)故障可能是自動(dòng)化工廠持續(xù)正常運(yùn)行時(shí)間或生產(chǎn)力損失的耗資期之間的差異。信號(hào)監(jiān)控是必不可少的，無(wú)論您是否需要檢測(cè)電壓是否處于正確的閾值、是否存在繼電器觸點(diǎn)或其他情況。高壓現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路和低壓邏輯側(cè)電路之間的電源和數(shù)據(jù)隔離可以有利于防止故障，消除兩側(cè)之間的噪聲和接地回路，并總體上確保設(shè)備的運(yùn)行安全。

工程師利用多種方法來(lái)完成診斷監(jiān)測(cè)，盡管這些方法通常是耗時(shí)和/或昂貴的。例如，許多人選擇集成電容器和二極管等分立元件來(lái)管理電壓和電流。這種方法不僅需要設(shè)計(jì)這些分立電路，而且還需要進(jìn)行大量調(diào)試以查明系統(tǒng)中錯(cuò)誤的確切來(lái)源。

至于電源隔離，傳統(tǒng)上使用變壓器，為了創(chuàng)建數(shù)據(jù)隔離屏障，光耦合器（或數(shù)字隔離器）開(kāi)始發(fā)揮作用。雖然這些分立方法很有效，但它們占用了大量的電路板空間并且設(shè)計(jì)成本很高。例如，考慮高壓監(jiān)控系統(tǒng)中的典型數(shù)據(jù)和電源隔離方案。在這里，您可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 對(duì)高場(chǎng)側(cè)電壓進(jìn)行采樣，并以四線串行外設(shè)接口 （SPI） 的形式生成數(shù)字輸出。位于 ADC 和微控制器單元 （MCU） 之間的數(shù)字隔離器電路將現(xiàn)場(chǎng)側(cè)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)竭壿媯?cè) MCU。另一方面，ADC，隔離器，

如果您的系統(tǒng)診斷監(jiān)控以及數(shù)據(jù)和電源隔離功能已經(jīng)集成到您的工業(yè)通信電路中會(huì)怎樣？

集成隔離式微功耗架構(gòu)

Maxim Integrated 的一種名為 MAXSafe 的新系統(tǒng)架構(gòu)有助于簡(jiǎn)化診斷監(jiān)控，同時(shí)還提供隔離電源。MAXSafe 是業(yè)界首個(gè)集成隔離式微功率架構(gòu)，可提供高達(dá) 250μA 的電流，足以為設(shè)計(jì)中的內(nèi)部芯片和簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路供電。該架構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電源采用專有隔離技術(shù)開(kāi)發(fā)，由邏輯側(cè)使用集成的隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器提供。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)的電力需求較小時(shí)，這種方法消除了笨重、昂貴的外部隔離電源。自診斷和監(jiān)控位于隔離場(chǎng)側(cè)。功能和狀態(tài)可以通過(guò)隔離電路傳送到設(shè)計(jì)的微控制器。隔離診斷確保可靠的通信。

MAXSafe 架構(gòu)提供：

與使用傳統(tǒng)隔離電源相比，節(jié)省 4 倍空間

通道密度增加超過(guò) 2 倍

圖2中的圖表說(shuō)明了 MAXSafe 架構(gòu)。控制端是一個(gè) 3.3V 至 5.5V 的電源。隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器是 MAXSafe 架構(gòu)的一部分，可為現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路提供高達(dá) 250μA 的電流，足以為內(nèi)部和外部電路供電。

圖 2. 通用 MAXSafe 架構(gòu)圖。

您可以在MAX14001 / MAX14002隔離式單通道 10 位 ADC 中找到 MAXSafe 架構(gòu)。這些器件具有可編程電壓比較器和浪涌電流控制，針對(duì)可配置二進(jìn)制輸入應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。他們有 3.75kV RMS二進(jìn)制輸入端（現(xiàn)場(chǎng)端）和比較器輸出/SPI端（邏輯端）之間的集成隔離。集成到設(shè)備中的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器為現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路供電，因此即使沒(méi)有輸入信號(hào)，您也可以運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)側(cè)診斷。ADC 持續(xù)將隔離柵場(chǎng)側(cè)的輸入電壓數(shù)字化，將數(shù)據(jù)通過(guò)隔離柵傳輸?shù)狡骷倪壿嫸耍谶壿嫸藢⑤斎腚妷旱姆扰c可編程閾值進(jìn)行比較。圖 3提供了 MAX14001/MAX14002 的框圖。

在設(shè)計(jì)解決方案“具有集成 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的隔離式 ADC 簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路”中了解有關(guān)這些器件的更多信息。

圖 3. MAX14001/14002 隔離單通道 ADC 框圖 使用集成微功率 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和數(shù)字隔離器和輸入實(shí)現(xiàn) MAXSafe 架構(gòu)。

Maxim 將繼續(xù)擴(kuò)展其采用 MAXSafe 架構(gòu)的工業(yè)通信 IC 產(chǎn)品組合。請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注未來(lái)的 MAXSafe 產(chǎn)品，以便在簡(jiǎn)化診斷的同時(shí)為您的內(nèi)部電路供電。

審核編輯：郭婷