4-20mA電流環(huán)隔離接口芯片IDC3516的應(yīng)用

引言

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，在相互距離較遠(yuǎn)的電氣設(shè)備、儀表之間進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)在儀器儀表等設(shè)備之間相互干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。這種情況除系統(tǒng)內(nèi)、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(shè)備的接地處理問(wèn)題。一般情況下，設(shè)備外殼需要接大地，電路系統(tǒng)也要有公共參考地。但是由于各儀表設(shè)備之間的參考點(diǎn)之間存在電勢(shì)差，因而形成“接地環(huán)路”，由于地線環(huán)流會(huì)帶來(lái)共模及差模噪聲及干擾，常常造成系統(tǒng)不能正常工作。

一個(gè)理想的解決方案是，對(duì)各個(gè)有電連接的設(shè)備，進(jìn)行電氣隔離，這樣，原本相互聯(lián)接的地線網(wǎng)絡(luò)，變?yōu)橄嗷オ?dú)立的單元，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(tǒng)，及儀器儀表、傳感器應(yīng)用中，廣泛采用4-20ma電流來(lái)傳輸控制、檢測(cè)信號(hào)。由于4-20ma電流環(huán)路抗干擾能力強(qiáng)，線路簡(jiǎn)單，可用來(lái)傳輸幾十甚至幾百米長(zhǎng)距離的模擬信號(hào)，一般經(jīng)驗(yàn)是，傳輸距離超過(guò)10米，就需要對(duì)此電流信號(hào)進(jìn)行隔離，

idc3516 4-20ma電流環(huán)隔離接口芯片

idc3516系列4-20ma電流環(huán)隔離接口芯片是單片兩線制隔離接口芯片，該芯片內(nèi)部包含有一個(gè)電流信號(hào)調(diào)制電路，磁電耦合隔離變換電路及解調(diào)電路，通過(guò)磁路耦合，使能量從輸入線傳遞到輸出側(cè)，同時(shí)不需要直接電的連接。 idc3516非線性度典型值為0.2%，溫漂系數(shù)為100ppm，適合于絕大多數(shù)工業(yè)控制、測(cè)量場(chǎng)合。該芯片輸入信號(hào)為4-20ma，經(jīng)過(guò)隔離后輸出4-20ma信號(hào)。該芯片的輸入等效電阻小，線性度高，并具有很寬的輸入輸出爬電距離，其可承受2500vac絕緣耐壓。圖1是idc3516的內(nèi)部原理圖。其中引腳24為輸入電流信號(hào)流入端，引腳23為輸入電流信號(hào)流出端，引腳22、21分別為零點(diǎn)及滿度調(diào)節(jié)電位器接入端，引腳11、10為輸出電流流出、流入端。

idc3516 應(yīng)用電路

由于將全部功能集成在芯片內(nèi)部，idc3516使用非常方便，在實(shí)際應(yīng)用中，只需要外加幾支保護(hù)和調(diào)節(jié)用元件。圖2所示為idc3516系列芯片的典型接線原理圖，引腳22、23之間連接的電位器radj1，用于調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)電阻。d1、d2為限幅穩(wěn)壓管，用于線路浪涌電壓，雷擊強(qiáng)干擾的保護(hù)，f1、f2為自恢復(fù)保險(xiǎn)，用于線路中過(guò)電流的保護(hù)。c1、c2是濾波電容，一般可選用1u瓷片電容，可濾除高頻差模干擾，減小輸入、輸出信號(hào)脈動(dòng)成分。

由于在信號(hào)傳輸中，芯片內(nèi)部需要消耗一部分能量，因此該芯片的輸出信號(hào)功率總是要小于輸入功率，其具體體現(xiàn)在輸入端電壓降上。圖3是該芯片輸入特性曲線，其輸出側(cè)所帶負(fù)載為250ω，可見(jiàn)在這種情況下，信號(hào)源需要有足夠的驅(qū)動(dòng)能力（＞14v）。

結(jié)語(yǔ)

4-20ma電流環(huán)隔離接口芯片idc3516接線電路簡(jiǎn)單，使用方便，可廣泛用于自動(dòng)控制，儀器儀表，傳感器等4-20ma長(zhǎng)線傳輸?shù)墓I(yè)現(xiàn)場(chǎng)。