Изолированные цифровые входы ADE1201 и ADE1202 Analog Devices для промышленных применений

7 мая

автоматизацияответственные примененияAnalog Devicesстатьяинтегральные микросхемыData IsolationPower IsolationЦифровой входДискретный вход

Одноканальные и двухканальные изолированные микросхемы цифровых входов ADE1201 и ADE1202 от Analog Devices конфигурируются через последовательный интерфейс SPI и способны подключать одновременно до 8 микросхем на одну шину.

Микросхемы изолированных входов используются во многих промышленных приложениях, таких как защитные реле, автоматизация электростанций, управление высоковольтным питанием, источники питания телекоммуникационного оборудования, автоматизация жилых зданий, цифровые модули с ПЛК, управление двигателями и прочие. Они применяются для мониторинга уровня электропитания и заряда батареи, а также для получения сигналов состояния от датчиков, переключателей и реле. Отслеживаемые уровни напряжения обычно находятся в диапазоне 10…300 В. Изоляция микросхем обеспечивает помехоустойчивость и защищает от высоких напряжений.

В отличие от цифровых изоляторов, входной каскад изолированного цифрового входа имеет задаваемый пользователем входной порог и предел тока, которые позволяют преобразовывать входные напряжения в логические уровни. В простейшем варианте изолированные цифровые входы работают как изолированные компараторы с некоторыми дополнительными функциями, они легко конфигурируются и разработаны специально для взаимодействия между полевыми устройствами и хост-контроллером.

ADE1201 и ADE1202 – это одноканальная и двухканальная изолированные микросхемы цифровых входов производства компании Analog Devices. Эти микросхемы конфигурируются через последовательный интерфейс SPI, позволяющий подключать одновременно до 8 микросхем на одну шину. Цифровой выход (DOUTx) отражает состояние входного сигнала после преобразования, заданного пользователем. На рисунке 1 представлена блок-схема двухканальной микросхемы ADE1202. Схема ADE1201 аналогична ADE1202, за исключением отсутствия второго входа IN2 и второго выхода DOUT2.

Рис. 1. Функциональная блок-схема ADE1202

Рис. 1. Функциональная блок-схема ADE1202

Схема подключения ADE1201/1202 допускает широкий диапазон входного постоянного напряжения 10…300 В и переменного напряжения 8…240 ВRMS. Обе микросхемы имеют встроенный изолированный DC/DC-преобразователь isoPower, который устраняет необходимость во внешнем изолированном источнике питания. Технология iCoupler используется для изоляции логических сигналов между высоковольтной и низковольтной сторонами цифрового входа. Напряжение изоляции микросхем составляет до 3,75 кВRMS в течение 1 минуты, в соответствии со стандартом UL1577.

Для измерения уровня сигналов с аналогового входа микросхемы имеют встроенный 8-битный АЦП последовательного приближения и усилитель с программируемым коэффициентом усиления 1…10. Частота дискретизации АЦП составляет 100 квыб/с для микросхемы ADE1201 и 50 квыб/с для каждого канала ADE1202. Формы сигналов АЦП можно прочитать через порт SPI, что облегчает диагностику системы.

Вывод IRQ используется для генерации микросхемой сигнала прерывания. Источники прерывания настраиваются пользователем. В качестве источников могут выступать такие события, как готовность результата АЦП, занятость шины, срабатывание температурной защиты, возникновение ошибки передачи данных через изоляцию, ошибки в регистрах, изменение уровня выходного сигнала DOUTx и другие. Вывод GATE используется для управления затвором полевых транзисторов. С помощью вывода LOADx можно задать ток нагрузки: для снижения влияния скачков напряжения и быстрых переходных процессов при переключении на высокое напряжение микросхема подает на контакты импульсный ток в течение заданного пользователем времени, а затем переключает его на постоянный. Значение импульсного тока программируется с шагом 0,2 мА и составляет до 205 мА для ADE1201 и до 50 мА для ADE1202, постоянный ток для обеих микросхем может достигать 6,3 мА с шагом 0,1 мА. Обе микросхемы работают в температурном диапазоне -40…125°С и исполняются в 20-контактном корпусе LGA размерами 5х8 мм.

Функциональность микросхем можно протестировать с помощью оценочных плат EVAL-ADE1201EBZ и EVAL-ADE1202EBZ, на которых установлены 8 микросхем ADE1201 и 4 микросхемы ADE1202, соответственно. Для демонстрации работы можно использовать плату контроллера EVAL-SDP-CB1Z с прилагаемым программным обеспечением LabVIEW, которое позволяет обращаться к регистрам и функциям микросхем ADE1201/1202 с помощью ПК.

Одним из применений ADE1202 является контроль напряжений аккумуляторных батарей на подстанциях. Напряжение аккумулятора во время зарядки может изменяться в пределах ±20%, на линии аккумуляторной батареи необходимо фиксировать любые перенапряжения.

В руководстве по применению AN-2034 Application Note рассмотрен пример использования ADE1202 для настройки цифрового входа постоянного напряжения 300 В. В этом руководстве можно посмотреть полную конфигурацию регистров и алгоритмы вычисления пороговых значений напряжения, фильтров, значений тока, а также процедуру инициализации микросхемы.

•••

Наши информационные каналы

О компании Analog Devices

Компания Analog Devices (AD, ADI) основана в 1965 году в Кембридже, штат Массачусетс, США двумя инженерами – выпускниками Массачусетского Технологического института (MIT) Рэем Стейтой (Ray Stata – первый президент и CEO) и Мэттью Лорбером (Matthew Lorber) с целью разработки и производства интегральных операционных усилителей (ОУ) – новых в тот момент на бурно развивающемся рынке полупроводниковой электроники изделий. Уже через три года продажи компании достигли 5,7 млн. USD. К 1970 AD открыла ...читать далее

Товары
Наименование
ADE1201ACCZ (AD)
ADE1201ACCZ-RL (AD)
ADE1202ACCZ-RL (AD)
ADE1202ACCZ (AD)