Ad esempio, è necessario misurare la corrente e la tensione degli attuatori. I sensori necessari sono integrati direttamente nel circuito di alimentazione del sistema ad alta tensione, ma l'elettronica di controllo funziona solo con tecnologia a bassa tensione di 5 o 3,3 V. Per evitare danni a persone o cose, il circuito del sensore deve essere isolato galvanicamente dal circuito di controllo per motivi di sicurezza.
Non deve esserci alcun collegamento elettrico tra i due circuiti. I metodi e gli standard di prova per l'isolamento galvanico sono ben noti. A seconda della soluzione, si applica una di queste procedure di collegamento: capacitiva, induttiva o ottica.
Modulatore sigma-delta con isolamento galvanico:
un metodo particolarmente apprezzato, grazie alla sua robustezza e affidabilità, integra la modulazione sigma-delta con isolamento galvanico, in cui i segnali vengono trasmessi otticamente. In uscita, i convertitori di questo tipo forniscono un flusso di dati ad alta frequenza fino a 25 MHz, oltre al segnale di clock.
Il metodo sigma-delta funziona in modo simile alla modulazione a larghezza di impulso (PWM). Se il valore in ingresso è zero, vengono trasmessi solo zeri. Se il valore in ingresso è al suo massimo, la linea trasmette continuamente un uno; se il valore in ingresso è al 50%, vengono trasmessi un uno e uno zero nel 50% dei casi ciascuno.
L'elettronica di controllo valuta il segnale fornito dal modulatore sigma-delta. Per valutare questi segnali, i clienti di EBV utilizzano spesso un FPGA con un filtro sinc3 integrato. A questo proposito, il progetto di riferimento FalconEye realizzato da EBV Elektronik si è rivelato prezioso.
Comeevitare problemi di trasmissione:
Tuttavia, in alcune applicazioni si verificano problemi durante la trasmissione di un segnale a 20 MHz da/verso il convertitore A/D sigma-delta, poiché questo segnale non sempre attraversa la linea o il circuito stampato in modo fluido o conforme alla compatibilità elettromagnetica (EMC). Poiché questo problema si è aggravato, EBV Elektronik ha iniziato a cercare una soluzione e l'ha trovata nell'utilizzo del flusso di dati differenziale per questa trasmissione dati. Questa è precisamente la funzione che EBV Elektronik ha ora implementato. Come base è stato utilizzato un convertitore Avago ACPL-796J, già disponibile sul mercato. Questo prodotto offre un isolamento sicuro, certificato TÜV, tra le due parti. Per quanto riguarda la distanza di isolamento (creepage), l'intensità dei transitori, i circuiti di protezione, ecc., il nuovo EBVchip è in linea con il collaudato ACPL-796J.
Il nuovo convertitore, denominato ACPL-798J, fornisce un segnale di uscita differenziale LVDS (segnalazione differenziale a bassa tensione). In questa versione modificata, i segnali raggiungono la loro destinazione in modo affidabile anche in ambienti con forti interferenze elettromagnetiche (EMI).
Poiché l'ACPL-798J genera segnali di uscita differenziali e le interferenze elettromagnetiche interessano entrambe le linee di uscita simultaneamente e con intensità pressoché identica, il segnale utile a destinazione può essere recuperato sottraendo i due segnali, mentre i segnali di interferenza presenti su entrambe le linee si annullano a vicenda durante questa sottrazione.
Mentre le uscite standard, che utilizzano la massa come riferimento, operano a 5 o 3,3 V, la trasmissione di segnali differenziali tramite LVDS può operare a livelli molto più bassi. In conformità con il suo standard, LVDS utilizza un livello differenziale di 200 mV, con la condivisione di corrente annullata alla fine. Durante la trasmissione del segnale LVDS, ciò si traduce in perdite di potenza significativamente inferiori rispetto ai segnali single-ended convenzionali. La maggior parte degli FPGA è in grado di gestire i segnali LVDS senza difficoltà. Pertanto, non sono praticamente necessarie modifiche durante la fase di valutazione.
Piccoli aggiustamenti, grandi vantaggi.
Questa piccola modifica si traduce in un vantaggio significativo. Questo innovativo modulatore delta-sigma LVDS isolato è disponibile presso EBV Elektronik nell'ambito del suo programma EBVchip con il nome di Hunter o ACPL-798J. EBV Elektronik non è a conoscenza di altri semiconduttori sul mercato globale con proprietà paragonabili a quelle di Hunter.
Hunter è conforme alle specifiche di isolamento di Classe IIIa secondo la norma DIN VDE 0110 e funziona con segnali di clock esterni nella gamma 15-25 MHz. Il segnale di impulso di clock viene trasmesso in modo affidabile tramite isolamento galvanico. Ciò consente al modulo di acquisire dati in modo sincrono con qualsiasi controller digitale. Il modulo trasmette anche i dati del modulatore codificati tramite il percorso galvanicamente isolato. I dati vengono quindi recuperati, decodificati e convertiti in un flusso di dati seriale all'altra estremità.
Grazie a un tipico rapporto segnale/rumore di 78 dB e all'apposito filtro digitale, a una non linearità differenziale di 0,9 LSB con una risoluzione del codice lossless a 16 bit (12 bit ENOB) e a un tipico errore di guadagno del 2%, l'Hunter, progettato per temperature ambiente comprese tra -40 e +105 °C, è adatto a numerose applicazioni industriali.
Autore:
Autore: Sig. Rolf Richter
