Interfejsy danych powolnie ewoluują od prostych optoizolatorów do najnowszych, ultraszybkich scalonych układów zapewniających izolację galwaniczną poprzez sprzęg indukcyjny. W opisywanym artykule autor, Mark Cantrell, Inżynier aplikacyjny firmy Analog Devices, przyjrzy się dokładniej jednemu z zagadnień związanych z aplikacją izolacji galwanicznej. Zagadnienie to dotyczy przeprowadzaniu szyn zasilania przez barierę izolacji galwanicznej w układach izolowanych sensorów wyposażonych nie tylko w sam sensor per se ale także w układy kondycjonujące wejście analogowe oraz w przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC). Autor w treści artykułu analizuje szczegółowo mechanizm zasilania przetwornika ADC oraz układów kondycjonujących poprzez barierę galwanicznej izolacji sensora od reszty układu w realiach ciągłej miniaturyzacji samego interfejsu i izolatora przy jednoczesnym zwiększaniu wymagań co do parametrów układu przetwornicy izolowanej.
W przeszłości układy analogowe nie posiadały zbyt wielkiej liczby wejść, co pozwalało na zaaplikowanie klasycznych rozwiązań przetwornic DC/DC w celu zapewnienia zasilania układowi sensora. Dyssypacja ciepła pochodzącego z przetwornic oraz miejsce fizycznie zajmowane przez układ nie były problemem gdyż większość urządzeń (np. moduły PLC) zawierały zaledwie jedno lub dwa wejścia analogowe. W dzisiejszych czasach analogowe moduły układów PLC zawierać mogą osiem czy nawet szesnaście niezależnych, izolowanych kanałów analogowych, co powoduje że proste multiplikowanie układów klasycznych przetwornic spowoduje nadmierny rozrost układu i pojawienie się problemów z odprowadzeniem ciepła powstającego na kluczach przetwornic. Model takiego modułu PLC wyposażonego w wiele wejść pokazany jest na poniższym rysunku.
Dobrym miejscem do rozpoczęcia dyskusji na temat zasilania jest rozpatrywanie tego na generycznym przykładzie, takim jak pokazany powyżej układ wejściowy modułu analogowego. Elektronika aktywna w układzie sensora składa się z elementu kondycjonującego wejście, jakim może być wzmacniacz operacyjny lub pomiarowy oraz przetwornik ADC z interfejsem szeregowym, który, poprzez izolację galwaniczną, podłączony jest na przykład do układu FPGA. Taki subsystem konsumuje nie więcej niż 150 mW mocy.
Podstawowym problemem podczas projektowania układu zasilania takiego sensora jest optymalizacja systemu w celu dopasowania go do pobieranych mocy. Praca przetwornicy dla zakresu od 0 mW do 150 mW oznacza że pewna, ustalona moc strat na kontrolerze przetwornicy i elementach sprzężenia zwrotnego będzie znaczną częścią całkowitego zużycia mocy przez układy za przetwornicą, a to z kolei oznacza zmniejszenie się efektywności przetwarzania.
Przy takich, niewielkich mocach stosuje się trzy podstawowe rodzaje przetwornic DC/DC:
1. Przetwornice lub moduły impulsowe o niestabilizowanym napięciu wyjściowym.
2. Przetwornice lub moduły impulsowe o stabilizowanym napięciu wyjściowym.
3. Miniaturowe izolowane przetwornice w obudowach układów elektronicznych.
Każdy z tych układów wymaga zwiększania stopnia skomplikowania układu w którym się go aplikuje. Wymaga to bardziej skomplikowanych systemów, które - szczególnie punkt 1 i 2 - zajmują znaczną powierzchnię płytki i zauważalnie zwiększają liczbę potrzebnych elementów.
Źródło - http://www.analog.com/static/imported-files/t...Conversion-for-Isolated-Sensor-Interfaces.pdf
Tłumaczenia:
Część 1. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586590.html
Część 2. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586595.html
Część 3. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586609.html
Część 4. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586622.html
Część 5. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586636.html
W przeszłości układy analogowe nie posiadały zbyt wielkiej liczby wejść, co pozwalało na zaaplikowanie klasycznych rozwiązań przetwornic DC/DC w celu zapewnienia zasilania układowi sensora. Dyssypacja ciepła pochodzącego z przetwornic oraz miejsce fizycznie zajmowane przez układ nie były problemem gdyż większość urządzeń (np. moduły PLC) zawierały zaledwie jedno lub dwa wejścia analogowe. W dzisiejszych czasach analogowe moduły układów PLC zawierać mogą osiem czy nawet szesnaście niezależnych, izolowanych kanałów analogowych, co powoduje że proste multiplikowanie układów klasycznych przetwornic spowoduje nadmierny rozrost układu i pojawienie się problemów z odprowadzeniem ciepła powstającego na kluczach przetwornic. Model takiego modułu PLC wyposażonego w wiele wejść pokazany jest na poniższym rysunku.
Dobrym miejscem do rozpoczęcia dyskusji na temat zasilania jest rozpatrywanie tego na generycznym przykładzie, takim jak pokazany powyżej układ wejściowy modułu analogowego. Elektronika aktywna w układzie sensora składa się z elementu kondycjonującego wejście, jakim może być wzmacniacz operacyjny lub pomiarowy oraz przetwornik ADC z interfejsem szeregowym, który, poprzez izolację galwaniczną, podłączony jest na przykład do układu FPGA. Taki subsystem konsumuje nie więcej niż 150 mW mocy.
Podstawowym problemem podczas projektowania układu zasilania takiego sensora jest optymalizacja systemu w celu dopasowania go do pobieranych mocy. Praca przetwornicy dla zakresu od 0 mW do 150 mW oznacza że pewna, ustalona moc strat na kontrolerze przetwornicy i elementach sprzężenia zwrotnego będzie znaczną częścią całkowitego zużycia mocy przez układy za przetwornicą, a to z kolei oznacza zmniejszenie się efektywności przetwarzania.
Przy takich, niewielkich mocach stosuje się trzy podstawowe rodzaje przetwornic DC/DC:
1. Przetwornice lub moduły impulsowe o niestabilizowanym napięciu wyjściowym.
2. Przetwornice lub moduły impulsowe o stabilizowanym napięciu wyjściowym.
3. Miniaturowe izolowane przetwornice w obudowach układów elektronicznych.
Każdy z tych układów wymaga zwiększania stopnia skomplikowania układu w którym się go aplikuje. Wymaga to bardziej skomplikowanych systemów, które - szczególnie punkt 1 i 2 - zajmują znaczną powierzchnię płytki i zauważalnie zwiększają liczbę potrzebnych elementów.
Źródło - http://www.analog.com/static/imported-files/t...Conversion-for-Isolated-Sensor-Interfaces.pdf
Tłumaczenia:
Część 1. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586590.html
Część 2. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586595.html
Część 3. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586609.html
Część 4. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586622.html
Część 5. https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2586636.html
Fajne? Ranking DIY
