Hein Marais ADI 公司應用工程師 在儀器儀表、過程控制、工業自動化、電機和功率控制、醫療保健等應用中，需要將信息從各種傳感器傳送到中央控制器進行處理和分析。系統根據分析結果和用戶輸入進行優化。為了維護用戶接口必須的安全性，并且防止來自信號源的耦合瞬變，必須進行電氣隔離。此類系統的例子有很多，例如，精密機械臂需要在有電弧焊等設備的惡劣工業環境下工作，病人監護儀需要在除顫期間工作。 設計系統時必須考慮市場要求，尤其應滿足EMC要求。出售產品到歐盟時，需要CE標志；出售產品到美國時，也存在類似要求，如FCC分類認證。為取得這些認證，系統需要執行并通過一套EMC測試。 圖 CISPR 1. EMC類別 EMC的要求就好像是做一個好鄰居——不制造過大噪聲，同時能夠容忍鄰居的吵鬧。這可以從圖1看出，EMC分為兩個方面；抗擾度和發射。發射可進一步分為傳導發射和輻射發射，而抗擾度可分為傳導抗擾度、輻射抗擾度、瞬變抗擾度和容錯。 不同類別都存在系統標準，必須符合標準才能獲得CE標志或FCC分類認證，如圖2所示。在工業和醫療系統環境中，傳導和輻射發射通常必須符合EN55011、EN55022或FCC Part 15標準。 傳導抗擾度必須符合IEC61000-4-6標準，輻射抗擾度必須符合IEC61000-4-3標準。瞬態可分為三類：ESD（靜電放電）和標準IEC61000-4-2，EFT（電氣快速瞬變）和標準IEC61000-4-4，以及浪涌和標準IEC61000-4-5。 建筑安防解決方案領域的另一個重大進步是從有線接口轉變為無線接口，這種轉變不僅出現在單個傳感器節點和控制面板之間，還包括整個系統部署及其關聯遠程監控站或運營中心。幾十年來，傳感器和面板連接都是采用低壓串行接線，這種最常見的RS-485類型常見于許多其他建筑控制應用。這種硬連線接口工作量很大，而且會增加系統安裝成本。隨著超低功耗和短程無線技術的出現，許多制造商已經擴展了其硬件系統產品組合，涵蓋無線系統版本，能夠使初始部署更簡單、更輕松。這種轉變縮短了實施時間，降低了成本，而且顯著擴大了市場規模，因為這種方式允許合理的改裝，而不是像過去那樣，只能通過新的建筑銷售來推動市場發展。此外，在后端連接區域，過去的入侵檢測系統市場是將電話線或POTS連接與遠程監控站或運營中心——對應，而現在已發展為利用Wi-Fi/網關互聯網鏈路以及地面移動電話網絡連接，這不僅可拓寬部署選項的發揮空間，而且可消除安裝入侵檢測系統所需的固定電話連接。 圖2. EMC類別和標準 系統設計完成后遇到EMC問題會非常難以解決，因為隨著設計的進行，可用來解決EMC問題的技術越來越少。必須在項目一開始就考慮EMC設計，從而盡量減少花費在電路板迭代上的時間，同時還可縮短設計時間并降低項目成本。 利用數字隔離器可以非常有效地應對EMC瞬變威脅，因為電氣隔離柵允許數據流通，但禁止電流流通。與此同時，數字隔離器謹遵“好鄰居”規范，不會產生噪聲來影響相鄰器件。電氣隔離可利用隔離柵上的不同耦合元件實現。傳統上使用光學方法，但它們非常耗電，而且由于使用發光源，壽命有限。數字隔離器可利用感性或容性耦合方法實現，絕緣材料使用聚酰亞胺和SiO2等，具有壽命長、功耗低等優勢。 ADI公司的新系列開關鍵控i Coupler?數字隔離器ADuM1xx和ADuM2xx在隔離柵上實現感性耦合，已被證明非常魯棒，可應對大瞬變威脅。這些器件還能以高數據速率工作，并且滿足所需的輻射發射標準。下面是新系列數字隔離器產品的一些特性： * 浪涌瞬變抗擾度：高達16 kV峰值（基本） * 共模瞬變抗擾度：100 kV/μs * 600 V rms工作電壓下耐受電壓為5 kV * 高數據吞吐速率：高達150 Mbps * 超低傳播延遲：13 ns（最大值） * 寬電源電壓范圍：1.7 V至5.5 V 作者簡介 Hein Marais 2001年畢業于南非斯坦陵布什大學，獲得電子學學士學位。他最初就職于南非空軍，從事電子戰系統工作。2003年，他加入Grintek Communication Systems，參與軍用無線電的軟件和硬件設計工作。2007年，Hein加入ADI公司，目前是利默里克接口與隔離應用團隊的應用工程師。 (mbbeetchina)