
隔離放大器是一種特殊的測量放大電路,其輸入、輸出和電源電路之間沒有直接電路耦合,即信號在傳輸過程中沒有公共的接地端。輸入電路和放大器輸出之間有歐姆隔離的器件。是在自動化控制系統中對電壓電流、AC交流、4-20mA、0-5V、mV毫伏、PWM脈沖、Hz頻率、Pt100熱電阻、正弦波、方波、電位器、轉速等各種信號進行變送、轉換、隔離、放大、遠傳的集成電路,可與各種工業(yè)傳感器配合使用,滿足用戶本地監(jiān)視遠程數據采集的需求。
隔離放大器作用
隔離放大器用于防止數據采集器件遭受遠程傳感器出現的潛在破壞性電壓的影響。這些放大器還用于在多通道應用中放大低電平信號。它們也可以消除由接地環(huán)路引起的測量誤差。由于不需要附加的隔離電源,帶有內部變壓器的隔離放大器可以降低電路成本。
隔離放大器主要參數
1、非線性度
定義為實際傳輸特性與最佳直線的最大偏差。以滿量程輸出的百分比表示,一般為±0.05[%]。常與輸出幅度有關,如有的隔離放大器輸出±5V時,非線性度±0.05[%],當輸出為±10V時,為非線性度±0.2[%]
2、最大安全差動輸入
定義為可以跨接在兩輸入端的最大安全電壓。如隔離放大器的輸入端內部有保護電阻, 則該電壓可高達百伏以上,否則僅為±13V左右。有瞬態(tài)高壓的信號源時,該參數很重要。
3、共模抑制比
分兩種:1.為輸入端到護衛(wèi)端的共模抑制比CMRRIN,2.輸入端到輸出端的共模抑制比CMRRIO隔放的共模誤差為CMRRIN和CMRRIO所造成的誤差之和。
隔離放大器的主要參數及工作原理介紹
4、漏電流
定義為市電加在輸出端與系統地(輸出地)之間時,在輸入端的最大電流。(在生物醫(yī)學、醫(yī)療設備應用時需要注意)
5、輸入噪聲
隔離放大器內部噪聲折算到輸入端的總噪聲
6、隔離電源
隔離放大器可向外部電路提供的、與供電電源*隔離的電源。一般為正負雙電源。
隔離放大器工作原理
隔離放大器ISO-124P利用占空比調制/解調技術實現信號的隔離。如下圖所示,跨接在2pF(2個1pF)的差分容性隔離柵的信號以數字化的方式傳送。借助于數字調制,隔離柵的特性不會影響信號的質量,保證了信號傳輸的可靠性和頻率響應。
隔離放大器的主要參數及工作原理介紹
ISO-124P的工作過程:200uA的恒流源經過開關SW的切換,得到電流I1=±100uA。輸入電壓Vin為零時,電流I2=I1=±100uA。積分器A1對電流I2積分,其輸出uo1為對稱三角波,比較器的輸出為對稱方波。當輸入電壓Vin不為零時,200kΩ的輸入電阻中有電流,I2≠100uA,積分器A1正反向積分的斜率將發(fā)生改變,uo1為鋸齒波,如上圖中的uo1的波形。經過比較器后得到非對稱的方波——占空比調制。該信號經過隔離柵被放大器S2感知,并控制右側的開關電流源給積分器A2提供積分電流。輸出級的輸出電壓Vout通過200kΩ電阻里的電流去平衡占空比調制的電流,使輸出電壓Vout的平均值等于輸入電壓Vin。輸出反饋回路中的采樣保持器可以濾除解調過程中的紋波。
設計人員常常需要在高共模電壓下測量小電壓,尤其是在使用電源和電機驅動時。這與使用傳感器時的接地回路問題有關,這兩個問題均可通過有效使用隔離放大器來解決。
隔離放大器在其輸入和輸出之間提供電流阻斷,因此僅傳輸所需信號并消除高共模電壓。在基于傳感器的監(jiān)測系統中,隔離放大器在傳感器之間保持接地分離以消除接地回路。隔離放大器普遍應用于電源、電機控制器、遠程電壓檢測、生物醫(yī)學測量和遠程數據采集。
為了解釋隔離放大器的工作原理以及如何有效地予以應用,本文將描述一個需要隔離的典型場景,然后討論三種常見隔離方法:變壓器耦合、光學耦合和容性耦合。在討論過程中,本文將介紹每種方法的實用解決方案,最后給出一個采用參考設計的例子。
典型電源場景
現代電源和電機驅動需要在高共模電壓下測量小信號。設計人員如何使用阻性分流器測量一個偏置電壓超過 300 V 的推挽式 FET 功率驅動器的負載電流
隔離放大器工作原理
隔離放大器是一種對其輸入和輸出電路(包括相關電源)之間進行電位隔離的放大器。這確保了輸入和輸出部分之間沒有導電路徑。兩部分之間的漏電流極低,而且電介質擊穿電壓很高。輸入級是差分放大器,用于衰減共模電壓。它之所以能做到這一點,是因為輸入彼此相差不到 1 V,并且放大器是浮動的,不以地為基準。通過精心設計和布局,最大限度減少各部分之間的雜散電容耦合,以免影響隔離。各部分之間的隔離由變壓器、電容或光學耦合提供(圖 2)。這些耦合方法通常會阻止信號的直流和低頻成分。利用輸入信號調制一個載波并發(fā)送全信號頻譜,然后在器件輸出端通過解調予以恢復,可以避免上述缺點。輸入端和輸出端均使用隔離電源。
3UF ±5%電容
ABBACS510-01-025A-4 ACS550-01-023A-4
LEONARD SWV100-03-EGA400.5-G1 1:1
MURRArt.No.23000 耦合繼電器 murr 23000 RC, 3x500VAC/4kW
SMARLD301D-31I-V010-A10/I4/J1/Y2/R1壓力變送器SMAR LD301D-31I-V010-A10/A0/D1/H0/I4/P0/Y2/J1/R1 0-250 kPa, Stainless Steel, Viton O-Rings
St?ubliB23580423蓋板氣缸
PIXYSATR243-20ABC
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INTERAPPIA500S10.F10-F1222
ATE Brakes 03.3301-3132.1
GRUNDFOSCRI5-4 3330387水冷泵
COMER S.r.L.SKG63-2A
GismaPartCode:24.06.3.S.12.2.00.0
deltaelectronicsBKD36P
STAHL8070/1-2-S EN60947-5-1限位開關stahl 8070/1-2-S
ikron 2HHC01843 HEK 45-30. 155-AS-SP025-B / 1 5 BAR
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Funke & Huster HPW 11, 24VDC21225113 HPW 11 24 VDC
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Fonovits TMIW-2-V92開關
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Go Switch31-17528-A4接近開關
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