4～20mA電流環(huán)隔離接口芯片IDC3516的應用

摘 要：本文對工業(yè)現場(chǎng)的接地干擾作了簡(jiǎn)單分析，并介紹了一種無(wú)源4~20mA電流環(huán)路隔離芯片，對該芯片的應用方法作了詳細說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：電流環(huán)；4~20mA；隔離芯片

引言
在工業(yè)現場(chǎng)，在距離較遠的電氣設備、儀表之間進(jìn)行信號傳輸時(shí)，往往存在干擾，造成系統不穩定甚至誤操作。除系統內、外部干擾影響外，還有一個(gè)十分重要的原因就是各種儀器設備的接地處理問(wèn)題。一般情況下，設備外殼需要接大地，電路系統也要有公共參考地。但是，由于各儀表設備的參考點(diǎn)之間存在電勢差，因而形成接地環(huán)路，由于地線(xiàn)環(huán)流會(huì )帶來(lái)共模及差模噪聲及干擾，常常造成系統不能正常工作。

一個(gè)理想的解決方案是，對設備進(jìn)行電氣隔離，這樣，原本相互聯(lián)接的地線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )變?yōu)橄嗷オ毩⒌膯卧?，相互之間的干擾也將大大減小。

在工業(yè)自動(dòng)化控制系統，及儀器儀表、傳感器應用中，廣泛采用4~20mA電流來(lái)傳輸控制、檢測信號。由于4~20mA電流環(huán)路抗干擾能力強，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，可用來(lái)傳輸幾十甚至幾百米長(cháng)的模擬信號。一般情況下，傳輸距離超過(guò)10米，就需要對電流信號進(jìn)行隔離。

IDC3516電流環(huán)隔離接口芯片
IDC3516是單片兩線(xiàn)制隔離接口芯片，該芯片內部包含一個(gè)電流信號調制電路，磁電耦合隔離變換電路及解調電路，通過(guò)磁路耦合，使能量從輸入線(xiàn)傳遞到輸出側，同時(shí)不需要直接電的連接。IDC3516非線(xiàn)性度典型值為0.2%，溫漂系數為100ppm，適合于絕大多數工業(yè)控制、測量場(chǎng)合。該芯片輸入信號為4~20mA，經(jīng)過(guò)隔離后輸出4~20mA信號。該芯片的輸入等效電阻小，線(xiàn)性度高，并具有很寬的輸入/輸出爬電距離，圖1是IDC3516的內部原理圖。其中，引腳24為輸入電流信號流入端，引腳23為輸入電流信號流出端，引腳22、21分別為零點(diǎn)及滿(mǎn)度調節電位器接入端，引腳11、10為輸出電流流出、流入端。

IDC3516 應用電路
由于將全部功能集成在芯片內部，IDC3516使用非常方便，在實(shí)際應用中，只需要外加幾個(gè)保護和調節用元件。圖2所示為IDC3516系列芯片的典型接線(xiàn)原理圖，引腳22、23之間連接的電位器RADJ1，用于調節輸入電流Ii與輸出電流Io的比例，引腳21、22之間連接的可變電阻RADJ2為輸出電流Io的偏置調節電阻。D1、D2為限幅穩壓管，用于線(xiàn)路浪涌電壓、雷擊強干擾的保護，F1、F2為自恢復保險，用于線(xiàn)路中過(guò)電流的保護。C1、C2是濾波電容，一般可選用1mF瓷片電容，可濾除高頻差模干擾，減小輸入、輸出信號脈動(dòng)成分?！?/P>

由于在信號傳輸中，芯片內部需要消耗一部分能量，因此，該芯片的輸出信號功率總是要小于輸入功率，具體體現在輸入端的電壓降上。圖3是該芯片輸入特性曲線(xiàn)，其輸出側所帶負載為250Ω，可見(jiàn)在這種情況下，信號源需要有足夠的驅動(dòng)能力(＞14V)。

結語(yǔ)
4~20mA電流環(huán)隔離接口芯片IDC3516接線(xiàn)電路簡(jiǎn)單，使用方便，可廣泛用于自動(dòng)控制，儀器儀表，傳感器等長(cháng)線(xiàn)傳輸的工業(yè)現場(chǎng)。