MAX22530-MAX22532现场端自供电4通道12位隔离式ADC技术手册

概述
TMAX22530–MAX22532均为电气隔离、4通道、多路复用、12位模数转换器(ADC)，属于 MAXSafe™ 系列产品。集成隔离式DC-DC转换器为所有现场端电路供电，即使没有输入信号也可以进行现场端诊断。
数据表：*附件：MAX22530-MAX22532现场端自供电4通道12位隔离式ADC技术手册.pdf

MAX22530–MAX22532系列对隔离栅现场端的输入电压持续进行数字化处理，并将数据通过隔离栅传输至器件的逻辑端，然后在逻辑端将输入电压的幅度与可编程阈值进行比较。12位ADC内核的采样速率为每通道20ksps（典型值）。ADC数据可通过SPI接口以直接或滤波形式获取。根据设置，进行滤波处理时取最近4个读数的平均值。

每个输入都有一个具有可编程高、低阈值的比较器，且当任何输入超出其基于模式设置的编程电平时，就会激活中断。在数字输入模式下，当输入电压高于上限阈值时，比较器输出引脚(COUT_)为高电平，当低于下限阈值时为低电平。禁用滤波时，比较器对输入变化的响应时间小于75µs（典型值）。使能滤波时，比较器使用最后4个ADC读数的移动平均值。

MAX22530采用16引脚宽体SOIC封装，提供8mm爬电距离和电气间隙以及5kVRMS隔离。MAX22531采用20引脚SSOP封装，MAX22532采用28引脚SSOP封装，二者均提供5.5mm爬电距离和电气间隙以及3.5kVRMS隔离。所有封装材料的相对漏电起痕指数(CTI)较低，为400，在爬电距离表中处于II组等级。

所有器件的额定工作环境温度范围为-40°C至+125°C。

应用

• 高压二进制输入
• 变电站自动化
• 配电自动化
• 过程自动化
• 运动控制

特性

• 支持对多通道模拟/二进制输入实现稳健检测
  • SSOP封装可耐受 3.5kVRMS 隔离持续 60s (V ISO )
  • 宽体SOIC封装可耐受 5kVRMS 隔离持续60s (V ISO )
  • 20引脚或28引脚SSOP封装的爬电距离和电气间隙为5.5mm
  • 16引脚宽体SOIC封装的爬电距离和电气间隙为8mm
  • II级CTI封装材料
• 通过高度集成缩减BOM和电路板空间
  • 利用集成DC-DC电源实现现场端自供电
  • 12位ADC，每通道数据速率为20ksps
  • 每个通道配备可编程阈值比较器
  • 数据和DC-DC电源实现隔离
  • 集成1.8V基准电压源
• 延长系统"正常运行时间"，简化系统设计和维护
  • 现场端ADC功能诊断
  • 现场端连续功率监控
  • 通信系统自诊断
• 灵活控制和接口
  • 可编程输入上限和下限阈值实现可编程滞回
  • 提供比较器输出(COUT_)引脚，实现更快速响应
  • SPI接口，具有CRC选项
  • 精密内部基准电压±1%（典型值）
  • 工作温度范围：–40°C至+125°C

典型操作特性

引脚配置描述

框图

详细说明

MAX22530 - MAX22532系列由12位、4通道模数转换器（ADC）组成，根据封装选项不同，具有3.75kV RMS或5kV RMS隔离式SPI接口。其他特性包括带有可编程上下阈值电平的比较器。ADC由集成的隔离式直流 - 直流转换器供电，即使所有现场侧电路断电，该转换器也能使器件正常工作。这使得MAX22530 - MAX22532系列非常适合高密度、多量程、组隔离、二进制输入模块，并为任何需要测量输入（无需单独隔离电源）的系统提供了完整的解决方案。

ADC

这些器件的ADC采用12位逐次逼近寄存器（SAR）架构，每个通道的标称采样率为20ksps，相对于AGND的输入电压范围为0V至 +1.8V。上电后，ADC以标称采样率持续运行。12位未滤波ADC读数和滤波后ADC读数都可通过SPI接口获取。滤波功能是对4次读数求平均值，响应速度不依赖于SPI接口。MAX22530 - MAX22532系列还提供数字比较器（COUT_）的输出，该比较器将ADC的原始或滤波后输出读数与用户编程的阈值进行比较。在默认数字输入模式下，当输入电压高于比较器上限阈值时，比较器输出为高电平；低于下限阈值时，输出为低电平，比较器响应时间小于75μs（典型值，滤波功能禁用时）。启用滤波功能后，比较器使用最近4次ADC读数的移动平均值，响应时间为300μs（典型值）。比较器输出引脚（COUT_）根据最新的ADC读数、上限阈值（COTH [11:0]，寄存器地址0x9、0xA、0xB和0xC）和下限阈值（COTL [11:0]，寄存器0x0、0xD、0xE和0xF）以及CO_MODE设置进行变化。如果启用，每当COUT_发生变化时，中断引脚INT就会置位。

内部电压基准

MAX22530 - MAX22532系列具有精确的内部电压基准。1.8V内部基准在整个工作温度范围内的最大误差为±2%。该系列不适合使用外部电压基准。

具有可编程阈值和两种工作模式（CO_MODE）的输入比较器

输入信号的识别方式有两种：数字输入模式和数字状态模式。每个输入通道的工作模式通过COUTHI_寄存器（地址0x9、0xA、0xB和0xC）中的CO_MODE位进行设置。

数字输入模式

数字输入模式（见图3）将数字化输入（来自ADC）视为带有迟滞的数字信号“1”或“0”，其中“1”和“0”的值由写入寄存器COUTHI_和COUTLO_（见“COUT_BLK寄存器映射”）的上下限阈值设置。

1. 上限和下限阈值用作迟滞限制（类似于施密特触发输入）。
2. 当ADC（或FADC）值在从低到高转换期间越过上限阈值时，COUT_的状态变为“1”；在从高到低转换期间越过下限阈值时，状态变为“0”。
3. 状态变化仅在当前ADC值与基于先前状态的上限和下限阈值之间进行比较时发生。

详细说明

MAX22530 - MAX22532系列由12位、4通道模数转换器（ADC）组成，根据封装选项不同，具备3.75kV RMS或5kV RMS隔离式SPI接口。其他特性包括带有可编程上下阈值电平的比较器。ADC和所有现场侧电路由集成的隔离式直流 - 直流转换器供电，即便所有现场侧电路断电，也能使器件正常工作。这使得MAX22530 - MAX22532系列非常适用于高密度、多量程、组隔离、二进制输入模块，为任何需要监测输入且无需单独隔离电源的系统提供了完整解决方案。

ADC

这些器件的ADC采用12位逐次逼近寄存器（SAR）架构，每个通道标称采样率为20ksps ，相对于AGND的输入电压范围是0V至 +1.8V 。上电后，ADC以标称采样率持续运行。12位未滤波ADC读数和滤波后ADC读数均可通过SPI接口获取。滤波功能是对最近4次读数求平均，快速响应无需SPI接口。MAX22530 - MAX22532系列还提供数字比较器（COUT_）输出，用于将ADC原始或滤波后读数与用户编程阈值比较。在默认数字输入模式下，输入电压高于比较器上限阈值时，比较器输出为高电平；低于下限阈值时，输出为低电平，比较器响应时间小于75μs（典型值，滤波功能禁用时）。启用滤波功能后，比较器采用最近4次ADC读数的移动平均值，响应时间为300μs（典型值） 。比较器输出引脚（COUT_）根据最新ADC读数、上限阈值（COTH [11:0]，寄存器地址0x9、0xA、0xB和0xC ）、下限阈值（COTL [11:0]，寄存器0x0、0xD、0xE和0xF ）以及CO_MODE设置变化。若启用，每当COUT_变化，中断引脚INT就会置位。

内部电压基准

MAX22530 - MAX22532系列具有精密内部电压基准。1.8V内部基准在整个工作温度范围内最大误差为±2%。该系列不适用于使用外部电压基准。

具有可编程阈值和两种工作模式（CO_MODE）的输入比较器

输入信号有两种识别模式：数字输入模式和数字状态模式。每个输入通道的工作模式通过COUTHI_寄存器（地址0x9、0xA、0xB和0xC ）中的CO_MODE位设置。

数字输入模式

数字输入模式（见图3）将数字化输入（来自ADC ）视为带迟滞的数字信号“1”或“0” ，其中“1”和“0”的值由写入寄存器COUTHI_和COUTLO_（见“COUT_BLK寄存器映射” ）的上下限阈值设定。

1. 上限和下限阈值用作迟滞限制（类似施密特触发输入）。
2. 当ADC（或FADC ）值在从低到高转换期间越过上限阈值时，COUT_状态变为“1” ；在从高到低转换期间越过下限阈值时，状态变为“0” 。
3. 状态变化仅在当前ADC值与基于先前状态的上下限阈值比较时发生。
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