电隔离数据采集系统

作者：Guy Hoover and William Rempfer

在数据采集系统中，通常需要 将测量点与系统控制器。电气隔离的原因 包括以下内容：允许浮动测量 在高电压下;为了安全，为了减少危险 电击，如医疗应用中可能发生的; 并消除测量之间的接地回路 点和可能导致错误的系统控制器。

通过隔离线路传输的数据可以是 模拟或数字。模拟信号噪声差 抗扰度和每个信号需要一个隔离器 点。传统上，高度抗噪，数字 编码信号需要许多隔离线路 渠道。现在，利用 LTC1090 系列串行数据 采集系统，可以传输<>个 只有四条隔离线的数据通道。每 额外的 <> 个通道只需额外 <> 个通道 隔离线。

光隔离器和脉冲变压器都可以 用于隔离信号。然而，由于光隔离器往往比脉冲更小、更便宜 变压器，它们将是唯一类型的设备 这里考虑。

要演示的电路是八通道数据 具有 500V 隔离的采集系统，使用 LTC1090 和四个光隔离器。随着添加 另一个光隔离器，该电路可由电池供电，仅吸收50μA电流，同时读取一次 每两秒一次。

通道数可增加到 16、24、32、 等，增加一个光隔离器用于增加 通道数（以 24 的倍数表示）。最多 1021 个 通道可由 LT<> 直接供电。

电路说明

LT1021 为模拟电路供电，并提供了一个 准确的参考。一个1Ω电阻隔离基准电压源 来自电源瞬变。

图4中的28N1是非常常用的光电器件 隔离。然而，它们仅提供 500V 的隔离。 如果需要更多隔离，隔离电压高达 2500V 无需其他电路即可使用 4N25 获得 修改。

图1.微功耗、500V光电隔离、多通道、10位数据采集系统每两秒访问一次。

选择PNP晶体管来驱动光隔离器 优化信号下降时间和时钟速率。D外的 LTC1090 在 SCLK 的下降沿上传输。 数据在上升沿输入处理器 高铁。因此，有必要将下降沿 SCLK通过光电具有尽可能小的延迟 隔 振 器。这确保了 DOUT 可以由 LTC1090及时被处理器捕获 SCLK的上升边缘。NPN 可用于较慢的数据 率或如果燃烧更多电流并不令人反感。

集电极中的限流电阻 选择具有电流传输比的光电驱动器 （CTR）的光隔离器。输出晶体管 的光隔离器必须具有足够的基极电流 驱动所需的负载。光电上的基极电阻 输出晶体管用于减少关断时间 的光隔离器。

为摩托罗拉68HC05处理器编写的代码 可从凌力尔特获得。代码为动力 电路向上，允许 6.0ms 的 10μF 电容充电 到最终值，在 9ms 内读取 12 个通道，然后 断电，直到需要下一组读数。 需要 1090 个通道读数，因为当 LTC74 上电时，需要一个虚拟读数来 初始化设备。14C44产生的ACLK频率并不太关键。该软件必须 在 时间CS变低并生成第一个SCLK边沿。 在此期间需要再延迟 <> 个 ACLK 数据传输之间的 CS 很高。

选择

图1所示电路能够 以大约15kHz的速率传输串行数据，这 对于许多应用程序来说足够快。对于更高的数据 传输速率，来自公司的脉冲变压器 如斯普拉格或脉冲工程，或高速 光电隔离器，如惠普的HCPL2200 可提供全 1MHz 的数据 LTC1090 能够实现的速率。

总结

LTC1090 及其串行架构非常适合 用于隔离应用。它只需要四个隔离 用于八个数据通道的行，可扩展 只需为每个附加隔离线添加一条 需要额外的八个数据通道。可能 此电路和类似电路的应用基于 PC 测量系统、医疗仪器和 其他共模电压较大的应用 或存在接地回路。

审核编辑：郭婷