用于工业设计的工业通信解决方案

　　今年早些时候，Maxim 工业通信团队的产品经理 Andrew Smith 在博客中写道：“这些工业通信 IC 是老产品，但却是好产品，有充分的理由。” 他的观点是，创新不仅关乎最新最好的产品，而且还体现在创造经久不衰的产品，并持续满足多年的新兴需求。在他的帖子中，Smith 强调了几种接口和信号路由 IC，它们继续帮助工程师简化他们的设计、降低成本和小型化他们的最终产品。

　　还有更多符合此要求的工业通信解决方案。在这篇文章中，我将指出一些您可能希望为您的下一个工业设计考虑的内容。

　　使用隔离式 ADC 简化现场侧电路

　　对于工业自动化设备，使用低压微控制器来测量高压（12V 至 300V）和电流变得很有价值。例如，您可以检查不稳定的交流或直流电源，并最终保护设备免受浪涌和过载的影响。要将高压电路连接到低压电路，您确实需要在接口处放置一个隔离电路块。这高压现场侧和低压逻辑侧电路之间的电流隔离提供了一种避免两侧之间直接传导路径的方法，从而防止电流通过设备的操作人员意外到达地面。这种隔离还可以防止在两侧之间传播噪声和接地回路。传统的分立式隔离方法依靠变压器来实现电源隔离，而光耦合器（或数字隔离器）则依赖于数据隔离屏障。但是，这种方法确实需要大量空间，并且实施起来成本很高。

　　MAX14001 / MAX14002隔离模数转换器（ADC）在单个封装中提供现场侧和隔离电路。该器件将单通道、10 位逐次逼近寄存器 （SAR） ADC 与 CMOS 电容数字隔离电路结合在一起，可通过电容电介质在两个电隔离域之间准确传输数字信号。这导致 3.75kV RMS高压现场侧和低压比较器输出/SPI（逻辑）侧之间的集成隔离。由于它有一个集成的、隔离的 DC-DC 转换器来为所有现场侧电路供电，因此即使没有任何输入信号也可以运行现场侧诊断。该器件有助于简化电源布线并满足空间限制要求。MAX14001PBM外围模块提供评估 MAX14001 所需的硬件，以测量两个通道的数据、线路电压和负载电流。一条简单的 USB 电缆提供所有电源和通信。

　　使用低功耗 AFE 实现 4-20A 发射器

　　4-20mA 电流环路是过程控制应用中传输过程信息的主要模拟信号。它的可靠性源于电流在整个回路中保持不变的事实。配置和连接也相当简单。然而，其成本和复杂性受到电压降和必须监控的过程变量数量的影响。更多的过程变量需要实现更多的回路，而这反过来又要求对独立回路进行适当的隔离，以防止接地回路出现问题。电流回路包括一个传感器变送器，用于将其传感器的测量值转换为电流信号（4mA 到 20mA 之间）。有2 线、3 线和 4 线传感器变送器配置，各有优缺点。

　　MAX12900是一款超低功耗、高度集成的模拟前端 （AFE），可实现 4-20mA 传感器发送器。该器件将来自没有专用数模转换器 （DAC） 输出的微控制器的脉宽调制 （PWM） 数字数据转换为具有 2 线、3 线或 4 线配置的 4-20mA 环路上的电流信号。它可用于测量压力、温度、流量和其他参数的传感器变送器。与传统解决方案相比，MAX12900 可节省高达 50% 的功耗（最大工作电流为 250µA），非常精确，并通过将 10 个构建块集成到 5mm x 5mm 封装中来帮助简化设计。MAXREFDES1161 #参考设计为使用 MAX12900 进行快速简单的原型设计提供了一个平台。参考设计包括显示 IC 准确性和稳健性的测试数据。您还可以从应用笔记“如何使用 MAX12900 实现 4-20mA 发送器”中了解更多信息。

　　通过电流隔离改善通信

　　楼宇自动化、开关设备和工业控制等工业应用都可以从集成保护中受益，从而实现更强大的通信。改善通信和安全性的一种方法是在设备的 CAN 协议控制器端与收发器的 CAN 网络电缆端/总线端的物理线之间集成电流隔离。这种隔离是有益的，因为它打破了接地回路并减少了端口之间接地电位差异很大的噪声。

　　MAX14882 5kV RMS隔离高速CAN收发器提供这种电流隔离。其集成变压器驱动器和 LDO 可实现简单的隔离电源设计。IC 的极性反转功能简化了运动控制器、现场总线网络和背板总线等终端产品的安装。该器件的 CANH 和 CANL I/O 具有高达 ±54V 的容错能力，并受到高达 ±15kV 的对总线侧 GNDB 的静电放电 （ESD） 保护（由人体模型指定）。

　　总之，随着时间的推移，有些事情会变得越来越好。葡萄酒、一条好牛仔裤，以及这些经过验证的工业通信 IC，用于您的工业设计。

　　审核编辑：郭婷