Par exemple, il est nécessaire de mesurer le courant et la tension des actionneurs. Les capteurs requis sont intégrés directement au circuit d'alimentation du système haute tension, mais l'électronique de commande fonctionne uniquement en basse tension (5 ou 3,3 V). Par mesure de sécurité, afin de prévenir tout dommage aux personnes ou aux biens, le circuit des capteurs doit être isolé galvaniquement du circuit de commande.
Il ne doit y avoir aucune connexion électrique entre les deux circuits. Les méthodes et les normes d'essai d'isolation galvanique sont bien connues. Selon la solution, on applique l'une des procédures de liaison suivantes : capacitive, inductive ou optique.
Modulateur sigma-delta à isolation galvanique :
cette méthode, particulièrement appréciée pour sa robustesse et sa fiabilité, utilise la modulation sigma-delta avec isolation galvanique, les signaux étant transmis optiquement. Les convertisseurs de ce type fournissent en sortie un flux de données haute fréquence jusqu’à 25 MHz, ainsi que le signal d’horloge.
La méthode sigma-delta fonctionne de manière similaire à la modulation de largeur d'impulsion (MLI). Si le signal d'entrée est nul, seuls des zéros sont transmis. Si le signal d'entrée est à sa valeur maximale, la ligne transmet continuellement un un ; si le signal d'entrée est à 50 %, un un et un zéro sont transmis alternativement pendant 50 % du temps.
L'électronique de commande analyse le signal fourni par le modulateur sigma-delta. Pour ce faire, les clients d'EBV utilisent souvent un FPGA doté d'un filtre sinc3 intégré. À cet égard, la conception de référence FalconEye, créée par EBV Elektronik, s'est révélée indispensable.
Commentéviter les problèmes de transmission :
Des problèmes surviennent parfois lors de la transmission d'un signal de 20 MHz vers/depuis un convertisseur analogique-numérique sigma-delta, car ce signal ne circule pas toujours de manière fluide ou conforme aux normes de compatibilité électromagnétique (CEM) sur la ligne ou le circuit imprimé. Face à l'ampleur croissante de ce problème, EBV Elektronik a recherché une solution et l'a trouvée dans l'utilisation d'un flux de données différentiel. C'est précisément cette fonction qu'EBV Elektronik implémente aujourd'hui. Le convertisseur Avago ACPL-796J, déjà disponible sur le marché, a servi de base à ce développement. Ce produit offre une isolation thermique sûre, certifiée TÜV, entre les deux côtés. En termes de distance d'isolation (ligne de fuite), d'intensité transitoire, de circuit de protection, etc., la nouvelle puce EBVchip est équivalente à l'ACPL-796J, dont la fiabilité est éprouvée.
Le nouveau convertisseur, désigné ACPL-798J, fournit un signal de sortie différentiel LVDS (signalisation différentielle basse tension). Dans cette version modifiée, les signaux parviennent à destination de manière fiable même dans des environnements fortement perturbés par les interférences électromagnétiques (IEM).
Étant donné que l'ACPL-798J génère des signaux de sortie différentiels et que les interférences électromagnétiques affectent simultanément les deux lignes de sortie avec une intensité pratiquement identique, le signal utile à destination peut être récupéré en soustrayant les deux signaux, tandis que les signaux d'interférence produits sur les deux lignes s'annulent mutuellement lors de cette soustraction.
Alors que les sorties standard, qui utilisent la masse comme référence, fonctionnent à 5 ou 3,3 V, la transmission de signaux différentiels via LVDS peut fonctionner à des niveaux beaucoup plus bas. Conformément à sa norme, LVDS utilise un niveau différentiel de 200 mV, le partage de courant étant annulé à la fin. Lors de la transmission d'un signal LVDS, les pertes de puissance sont ainsi considérablement réduites par rapport aux signaux asymétriques conventionnels. La plupart des FPGA peuvent gérer les signaux LVDS sans difficulté. Par conséquent, aucune modification n'est pratiquement requise lors de l'évaluation.
De petits ajustements pour de grands avantages.
Ce léger changement engendre un avantage considérable. Ce modulateur delta-sigma LVDS isolé et innovant est disponible chez EBV Elektronik dans le cadre de son programme EBVchip, sous les noms de Hunter ou ACPL-798J. EBV Elektronik n'a connaissance d'aucun autre semi-conducteur sur le marché mondial présentant des propriétés comparables à celles du Hunter.
Le module Hunter est conforme aux spécifications d'isolation de classe IIIa selon la norme DIN VDE 0110 et fonctionne avec des signaux d'horloge externes de 15 à 25 MHz. Le signal d'horloge est transmis de manière fiable par isolation galvanique. Ceci permet au module d'acquérir des données de manière synchrone avec n'importe quel contrôleur numérique. Le module transmet même des données de modulation encodées via le chemin isolé galvaniquement. Les données sont ensuite récupérées, décodées et converties en un flux de données série à l'autre extrémité.
Avec un rapport signal/bruit typique de 78 dB et le filtre numérique approprié, une non-linéarité différentielle de 0,9 LSB avec une résolution de code sans perte de 16 bits (ENOB de 12 bits) et une erreur de gain typique de 2 %, le Hunter, conçu pour des températures ambiantes de -40...+105 °C, convient à de nombreuses applications industrielles.
Auteur:
Auteur : M. Rolf Richter
