4～20mA電流環(huán)隔離接口芯片IDC3516的應(yīng)用

摘  要：本文對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的接地干擾作了簡(jiǎn)單分析，并介紹了一種無源4~20mA電流環(huán)路隔離芯片，對(duì)該芯片的應(yīng)用方法作了詳細(xì)說明。
關(guān)鍵詞：電流環(huán)；4~20mA；隔離芯片

引言
    在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在距離較遠(yuǎn)的電氣設(shè)備、儀表之間進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，往往存在干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至誤操作。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)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，可用來傳輸幾十甚至幾百米長(zhǎng)的模擬信號(hào)。一般情況下，傳輸距離超過10米，就需要對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行隔離。

IDC3516電流環(huán)隔離接口芯片
    IDC3516是單片兩線制隔離接口芯片，該芯片內(nèi)部包含一個(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，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，只需要外加幾個(gè)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)，F(xiàn)1、F2為自恢復(fù)保險(xiǎn)，用于線路中過電流的保護(hù)。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(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，具體體現(xiàn)在輸入端的電壓降上。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，傳感器等長(zhǎng)線傳輸?shù)墓I(yè)現(xiàn)場(chǎng)。