用于可靠工业测量的隔离技术

　　电容隔离技术

　　德州仪器提供了基于电容耦合的数字隔离组件。这些隔离装置提供了高数据传输速率和瞬态信号的高抗干扰能力。与电容隔离方法和光学隔离方法相比，感应隔离消耗的功率更低。

　　感应隔离技术

　　由Analog公司在2001年引入的iCoupler技术(analog.com/iCoupler)，利用感应耦合 为高速率、高通道数应用提供了数字隔离功能。iCoupler设备可以为一个采样率达到兆赫兹范围的16-位模拟测量系统在耐2500 V隔离下提供100 Mb/s的数据传输速率。与光耦合器不同，iCoupler设备提供了其他的技术优势，如功耗降低、高达125℃的高工作温度范围和高达25 kV/ms的瞬态信号高抗干扰能力。

　　iCoupler技术基于小尺寸的、芯片大小的变压器。一个iCoupler由三个主要部分组成——一个发射器、变压器 和一个接收器。发射器电路利用边缘触发器编码，并将数字线路上的上升沿和下降沿转换为1 ns的脉冲。这些脉冲利用变压器跨隔离层传输，并在另一侧通过接收器电路解码，如图11所示。这些变压器的小尺寸(约为1毫米的十分之三大小)使得它们几 乎不受外部磁噪声干扰。iCoupler设备还可以通过在每个集成电路(IC)上集成高达四路隔离式通道，降低测量硬件的成本，而且，与光耦合器相比，它 们所需的外部组件更少。

　　图11  来自Analog公司的基于感应耦合的iCoupler技术

　　来源：模拟设备公司(analog.com/iCoupler)

　　测量硬件供应商们正使用由iCoupler 设备提供低成本高性能的数据采集系统。面向高速测量应用的NI工业数据采集(DAQ)设备，如工业M系列多功能DAQ设备，采用了如图12所示的 iCoupler数字隔离装置。这些设备在模拟通道和数字通道上提供60 VDC的连续隔离和长达5秒的1,400 Vrms/1,900 VDC通道与总线间隔离承受，并支持高达250 kS/s的采样率。用于NI PAC平台、NI CompactRIO、NI CompactDAQ以及其他高速NI USB设备的NI C系列模块也采用了iCoupler技术。

　　图12 工业NI M系列多功能DAQ采用数字隔离装置

　　总结

　　带隔离的数据采集系统可以在有危险电压和瞬态信号存在的恶劣环境下保证其可靠测量。您对于隔离功能的需求取决于的测量应 用及其周围环境的。那些需要利用单个通用数据采集设备与不同特性的传感器相连的应用，可以得益于具有模拟隔离功能的外部信号调理电路;然而，低成本、高性 能模拟输入的应用则可得益于具有数字隔离技术的测量系统。