Например, необходимо измерять ток и напряжение исполнительных механизмов. Необходимые датчики интегрированы непосредственно в силовую цепь высоковольтной системы, но управляющая электроника работает только с низковольтной технологией 5 или 3,3 В. Во избежание причинения вреда людям или имуществу, цепь датчиков должна быть гальванически изолирована от цепи управления из соображений безопасности.
Между двумя цепями не должно быть электрического соединения. Методы и стандарты испытаний для гальванической изоляции хорошо известны. В зависимости от решения применяется один из следующих способов соединения: емкостной, индуктивный или оптический.
Сигма-дельта модулятор с гальванической изоляцией:
Этот метод, благодаря своей надежности и устойчивости, особенно ценится за сочетание сигма-дельта модуляции с гальванической изоляцией, при которой сигналы передаются оптически. На выходе преобразователи этого типа выдают высокочастотный поток данных с частотой до 25 МГц, а также тактовый сигнал.
Метод сигма-дельта работает аналогично широтно-импульсной модуляции. Если на входе нулевое значение, передаются только нули. Если входное значение максимально, линия непрерывно передает единицу; если входное значение равно 50%, то единица и ноль передаются в 50% случаев каждая.
Электроника управления обрабатывает сигнал, поступающий от сигма-дельта модулятора. Для обработки этих сигналов клиенты EBV часто используют ПЛИС со встроенным фильтром sinc3. В этом отношении эталонный проект FalconEye, разработанный компанией EBV Elektronik, оказался бесценным.
Какизбежать проблем с передачей:
Однако в некоторых приложениях возникают проблемы при передаче сигнала с частотой 20 МГц на/с сигма-дельта АЦП, поскольку этот сигнал не всегда проходит через линию или печатную плату плавно или в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости (ЭМС). Поскольку эта проблема продолжала усугубляться, компания EBV Elektronik начала поиск решения и нашла его в использовании дифференциального потока данных для этой передачи. Именно эту функцию теперь реализует EBV Elektronik. В качестве основы был использован уже доступный на рынке преобразователь Avago ACPL-796J. Этот продукт обеспечивает надежную, сертифицированную TÜV изоляцию между двумя сторонами. Что касается расстояния изоляции (пропускания), интенсивности переходных процессов, защитной схемы и т.д., новый чип EBV соответствует проверенному ACPL-796J.
Новый преобразователь, обозначенный как ACPL-798J, обеспечивает дифференциальный выходной сигнал LVDS (низковольтная дифференциальная сигнализация). В этой модифицированной версии сигналы надежно достигают места назначения в условиях сильных электромагнитных помех (ЭМП).
Поскольку ACPL-798J генерирует дифференциальные выходные сигналы, а электромагнитные помехи воздействуют на обе выходные линии одновременно и практически с одинаковой интенсивностью, полезный сигнал на приемной линии может быть восстановлен путем вычитания двух сигналов, при этом помехи, возникающие на обеих линиях, взаимно компенсируются в процессе вычитания.
В то время как стандартные выходы, использующие землю в качестве опорного напряжения, работают при 5 или 3,3 В, дифференциальная передача сигнала с использованием LVDS может работать при гораздо более низких уровнях. В соответствии со стандартом, LVDS использует дифференциальный уровень 200 мВ, при этом распределение тока компенсируется в конце. Во время передачи сигнала LVDS это приводит к значительно меньшим потерям мощности по сравнению с обычными однополярными сигналами. Большинство ПЛИС могут без труда обрабатывать сигналы LVDS. Поэтому при оценке практически не требуется никаких модификаций.
Небольшие корректировки, большие преимущества.
Это небольшое изменение приводит к значительному преимуществу. Этот инновационный изолированный дельта-сигма модулятор LVDS доступен от компании EBV Elektronik в рамках программы EBVchip под названием Hunter или ACPL-798J. Компания EBV Elektronik не располагает информацией о каких-либо других полупроводниковых компонентах на мировом рынке, обладающих характеристиками, сопоставимыми с Hunter.
Модуль Hunter соответствует требованиям изоляции класса IIIa согласно DIN VDE 0110 и работает с внешними тактовыми сигналами в диапазоне 15–25 МГц. Импульсный тактовый сигнал надежно передается через гальваническую развязку. Это позволяет модулю синхронно получать данные с любым цифровым контроллером. Модуль даже передает закодированные данные модулятора по гальванически изолированному каналу. Затем данные восстанавливаются, декодируются и преобразуются в последовательный поток данных на другом конце.
Благодаря типичному соотношению сигнал/шум 78 дБ и соответствующему цифровому фильтру, дифференциальной нелинейности 0,9 LSB с 16-битным разрешением кода без потерь (12-битное ENOB) и типичной ошибке усиления 2%, прибор Hunter, разработанный для работы при температурах окружающей среды от -40 до +105 °C, подходит для многочисленных промышленных применений.
Автор:
Автор: г-н Рольф Рихтер
