用于監(jiān)控工業(yè)系統(tǒng)中的數(shù)字隔離器

監(jiān)控工業(yè)系統(tǒng)（例如樓宇自動化或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）對于確保連續(xù)運行至關(guān)重要。例如，您想知道系統(tǒng)中的電壓是否設(shè)置在正確的閾值，或者是否存在繼電器觸點。但是，系統(tǒng)監(jiān)控通常需要外部隔離電源。這種電源會占用大量空間，而且成本也很高，尤其是在對現(xiàn)場尺寸的電力需求很小的情況下。

隔離電源帶來的優(yōu)勢之一是它們能夠保護(hù)電子負(fù)載以及設(shè)備操作員免受高壓，以及防止接地回路的能力。然而，對于組件越來越小的工業(yè)系統(tǒng)，隔離電源的尺寸是不利的。對于這些類型的系統(tǒng)，您如何在滿足尺寸限制的同時簡化診斷方案？在這篇博文中，我們將討論您在為工業(yè)系統(tǒng)供電和監(jiān)控時可能遇到的挑戰(zhàn)，并介紹一種可以幫助您克服挑戰(zhàn)的新型數(shù)字隔離器。

邊緣智能需要小型、高能效 IC

讓我們以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)為例來說明我們的觀點。例如，借助工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，工廠變得更加智能和自主。智能正在走向邊緣并支持實時決策，這有助于提高制造正常運行時間和生產(chǎn)力。最終，機(jī)器將具有足夠的自我意識，可以在最少的人工干預(yù)下執(zhí)行預(yù)測性維護(hù)或診斷和維修。推動實現(xiàn)真正工業(yè)融合的是底層工業(yè)電源和工業(yè)通信 IC，這些 IC 具有高能效、堅固且足夠小以適應(yīng)邊緣。

為了與這些趨勢保持一致，系統(tǒng)監(jiān)控也朝著更緊湊、集成和成本效益更高的解決方案發(fā)展。畢竟，將大型外部隔離電源集成到這樣的環(huán)境中是不切實際的。變壓器傳統(tǒng)上用于電源隔離，加上光耦合器或數(shù)字隔離器用于數(shù)據(jù)隔離屏障。這種分立元件的混合占用了大量的電路板空間，不適合工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

一種新的自供電雙通道數(shù)字隔離器提供隔離系統(tǒng)監(jiān)控和增強的系統(tǒng)診斷，同時與傳統(tǒng)的分立方法相比，解決方案尺寸減少了 4 倍，元件數(shù)量減少了 5 倍。MAX22518提供：

集成隔離電源（220μA 時為 3.3V）

3.5kVRMS 電流隔離

兩個帶現(xiàn)場保護(hù)的二進(jìn)制輸入

《10mA 邏輯電源消耗

3.0V 至 5.5V 邏輯電源電壓

-40°C 至 +125°C 工作溫度范圍

由于該器件的 220μA 現(xiàn)場側(cè)電源由邏輯側(cè)使用集成的隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器提供，因此當(dāng)現(xiàn)場側(cè)的功率需求較小時，無需使用笨重、昂貴的外部隔離式電源。它為窗口比較器和繼電器監(jiān)控電路等小型現(xiàn)場側(cè)電路提供足夠的電力。該設(shè)備能夠簡化診斷監(jiān)控并同時提供隔離電源的關(guān)鍵是 MAXSafe ?系統(tǒng)架構(gòu)。MAXSafe 是業(yè)界首個集成隔離式微功耗架構(gòu)，可為內(nèi)部芯片和設(shè)計中的簡單現(xiàn)場側(cè)電路提供足夠的電源。自診斷和監(jiān)控發(fā)生在隔離場側(cè)。功能和狀態(tài)可以通過隔離電路傳送到設(shè)計的微控制器。隔離診斷確保可靠的通信。

圖 1. 該圖提供了使用 MAX22518 數(shù)字隔離器進(jìn)行干接點遠(yuǎn)程報警傳感和監(jiān)控的示例

憑借這些特性，MAX22518 非常適合干觸點遠(yuǎn)程報警監(jiān)控，例如以太網(wǎng)開關(guān)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（圖 2），以及隔離現(xiàn)場電源窗口監(jiān)控，例如電機(jī) DC 組、電池組、AC 輸入和負(fù)極供應(yīng)設(shè)計?；诜至⑵骷p光耦合器、雙分立二進(jìn)制輸入、隔離電源）的傳統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控解決方案將需要多達(dá) 15 個組件和高達(dá) 178mm 2的解決方案尺寸。相比之下，MAX22518 只有 44mm 2 并且只需要三個元件。這有助于設(shè)計人員減少電路板空間和材料清單。

對于需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，可以考慮采用MAX14001 可配置、隔離式 10 位 ADC，它也采用MAXSafe 架構(gòu)設(shè)計。MAX14001還具有可編程電壓比較器和浪涌電流控制，適用于可配置的二進(jìn)制輸入應(yīng)用。

審核編輯：郭婷