1. O modulador isolado passa o fluxo de bits bruto através da barreira de isolamento para a saída na mesma frequência que o sinal de clock.

Introdução aos amplificadores e moduladores isolados

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br


Toda aplicação elétrica de alta tensão no mundo de hoje exige monitoramento, seja na rede elétrica e certificando-se de que a corrente nominal esteja fluindo a jusante ou em um motor e garantindo que cada fase esteja na tensão correta. O monitoramento não é apenas importante para a segurança funcional e para a aprovação dos padrões estabelecidos pelos poderes, mas também para a eficiência, o que significa economizar dinheiro e aumentar a confiabilidade do projeto.

Amplificadores e moduladores isolados são dois elementos de circuito especiais disponíveis para projetistas que permitem a transmissão de sinal entre duas partes isoladas de um sistema. Amplificadores isolados e moduladores isolados permitem que circuitos ruidosos de alta voltagem realizando sua função se conectem aos circuitos silenciosos de baixa voltagem encarregados de monitorar e controlar.

Este artigo abordará os conceitos básicos de amplificadores e moduladores isolados, abordando primeiro a estrutura do dispositivo de amplificadores e moduladores isolados. Na seção de aplicativos, discutiremos quando, onde e por que eles são usados. Por fim, abordaremos algumas das principais especificações elétricas e de isolamento.

Estrutura do dispositivo

Amplificadores isolados e moduladores isolados são especiais em comparação com seus equivalentes não isolados por causa de sua barreira de isolamento. Essa barreira de isolamento fornece proteção contra riscos de choque elétrico em aplicações de alta tensão e isola partes de circuitos ou circuitos diferentes entre si, impedindo a interferência da corrente de retorno. A barreira de isolamento é altamente resistente à interferência eletromagnética (EMI). O EMI é causado por fontes externas; quando ignorado, pode prejudicar o desempenho da cadeia de sinal ou causar erros nos dados.

A tecnologia de isolamento capacitivo da Texas Instruments (TI) oferece dois tipos diferentes de barreiras de isolamento: básica e reforçada. O isolamento básico é implementado com uma única barreira capacitiva, enquanto o isolamento reforçado usa duas barreiras de isolamento capacitivo em série. Para obter mais informações sobre os diferentes tipos de isolamento, consulte o vídeo do TI Precision Labs “O que é isolamento reforçado?”

Tanto os amplificadores quanto os moduladores isolados apresentam um modulador delta-sigma que usa a tensão de referência interna e um gerador de relógio para converter o sinal de entrada analógico em um fluxo digital contínuo de 1 bit que é então transferido através da barreira de isolamento. Esse fluxo de 1s e 0s é transferido na mesma frequência da fonte do relógio; quando os 1s e 0s são calculados sobre a média ao longo do tempo, o fluxo de bits serial é proporcional à tensão de entrada analógica.

Leia Também  Qual é a diferença entre as fontes de alimentação AC-DC e DC-DC?

figura 1 mostra um modulador isolado. É essencialmente o mesmo que um modulador delta-sigma tradicional, mas uma barreira de isolamento separa os circuitos de entrada e saída.

1. O modulador isolado passa o fluxo de bits bruto através da barreira de isolamento para a saída na mesma frequência que o sinal de clock. 1. O modulador isolado passa o fluxo de bits bruto através da barreira de isolamento para a saída na mesma frequência que o sinal de clock.

O fluxo bruto do modulador passa para a saída, o que geralmente é útil para sistemas de alto desempenho. O fluxo de bits do modulador pode ser alimentado para vários módulos de filtro sigma-delta (SDFMs) para diferentes tipos de processamento.

Por exemplo, é possível alimentar o fluxo de bits de saída de um único modulador isolado para dois SDFMs diferentes. Um SDFM pode usar uma taxa de oversampling (OSR) muito baixa que permite maior largura de banda e menor latência. Esse SDFM pode ser empregado para detecção transitória e segurança funcional. A alimentação do mesmo fluxo de bits de saída do modulador para um segundo SDFM com um OSR mais alto resulta em uma medição de largura de banda mais baixa, latência mais alta e mais precisa que pode servir como feedback para o loop de controle principal.

Semelhante aos amplificadores tradicionais não isolados, os amplificadores isolados têm um sinal analógico na entrada e um sinal analógico na saída. Figura 2 mostra um diagrama de blocos de exemplo para um amplificador isolado.

2. O amplificador isolado contém os mesmos componentes de um modulador isolado, com a adição de um filtro digital integrado.2. O amplificador isolado contém os mesmos componentes de um modulador isolado, com a adição de um filtro digital integrado.

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br

Assim como no modulador isolado, o estágio de entrada de um amplificador isolado consiste em uma entrada totalmente diferencial ou de extremidade única que aciona um modulador delta-sigma. Para amplificadores isolados, depois que a saída modulada passa pela barreira de isolamento capacitivo, a saída modulada é então recuperada, filtrada com passa-baixo e armazenada em buffer na saída como um sinal de saída analógica diferencial.

Leia Também  As 7 melhores jaquetas de soldagem: guia e compra

Formulários

Existem duas aplicações comuns para amplificadores e moduladores isolados: detecção de tensão e detecção de corrente. Um exemplo de implementação pode ser visto em Figura 3. A detecção de tensão é normalmente realizada usando um circuito resistor-divisor com um amplificador isolado, enquanto a detecção de corrente geralmente é realizada usando um resistor de derivação em linha e um modulador isolado. Porém, amplificadores e moduladores isolados podem ser utilizados para qualquer medição.

3. A detecção de tensão é normalmente realizada usando um circuito resistor-divisor, enquanto a detecção de corrente emprega um resistor de derivação em linha.3. A detecção de tensão é normalmente realizada usando um circuito resistor-divisor, enquanto a detecção de corrente emprega um resistor de derivação em linha.

Amplificadores e moduladores isolados são amplamente utilizados em muitas aplicações industriais e automotivas como parte de sistemas de detecção de tensão e corrente para isolar dois potenciais de tensão diferentes um do outro, pois pode haver grandes diferenças de potencial de terra entre a alta e a baixa tensão. motivos. Uma conexão direta entre esses dois potenciais de terra fará com que grandes correntes fluam, resultando em danos ao equipamento.

Equipamentos, como um motor elétrico, injetam grandes correntes de ruído nos retornos de terra durante a operação, que podem se misturar com os retornos de terra do caminho do sinal e interferir nos resultados da medição. Amplificadores e moduladores isolados impedem o acoplamento de retornos de terra “barulhentos” e “limpos”, quebrando os retornos de terra com a barreira de isolamento.

Amplificadores e moduladores isolados podem medir pequenas voltagens em potencial de voltagem de modo comum muito alto enquanto a saída ainda é referenciada ao terra do lado inferior.

Uma coisa importante a ter em mente é a impedância de entrada do dispositivo. Os dispositivos com alta impedância de entrada (~ 1 MΩ) destinam-se à detecção de tensão, enquanto os dispositivos com baixa impedância de entrada (~ 20 kΩ) destinam-se à detecção de corrente. A escolha de um dispositivo com baixa impedância de entrada para detecção de tensão geralmente resulta em um erro de deslocamento significativo na medição.

Leia Também  “Meias inteligentes” incorporadas em sensores ajudam pacientes com neuropatia diabética

Especificações

Ao escolher um amplificador ou modulador isolado, você deve considerar as especificações do amplificador, modulador e isolamento. Aqui estão algumas definições de alguns termos-chave a serem procurados na folha de dados ao selecionar um amplificador ou modulador isolado:

Definições de amplificador / modulador:

  • Tensão de deslocamento de entrada é uma tensão de entrada diferencial que, quando aplicada, força a saída do amplificador a 0 V. A tensão de desvio deve ser a menor possível para minimizar o erro de desvio na medição.
  • Desvio de deslocamento de entrada quantifica quanto a tensão de offset de entrada muda com a temperatura.
  • Erro de ganho é a diferença percentual entre o ganho ideal e o ganho medido.
  • Desvio de erro de ganho descreve as mudanças no erro de ganho sobre a temperatura.
  • Definições de isolamento:
  • Tensão de trabalho de isolamento é a voltagem máxima definida na voltagem quadrada média quadrática que o amplificador isolado é capaz de suportar continuamente ao longo de sua vida útil.
  • Sobretensão transitória de isolamento é a tensão definida na tensão pico a pico que o amplificador isolado pode tolerar por 60 segundos.
  • Imunidade transitória de modo comum (CMTI) descreve a taxa máxima de mudança na diferença de potencial de terra que o amplificador isolado pode suportar sem erros.

Conclusão

Os amplificadores e moduladores isolados são uma parte importante da biblioteca de componentes de um projetista de circuitos. Eles permitem o monitoramento seguro de circuitos de alta tensão em ambientes agressivos, protegendo os circuitos de medição analógicos e digitais.

Amplificadores isolados e moduladores isolados podem executar funções semelhantes, mas existem algumas diferenças entre eles – principalmente o filtro digital integrado para o amplificador isolado e as opções de filtragem flexíveis permitidas por um modulador isolado.

Ao escolher um amplificador ou modulador isolado, considere a impedância de entrada do dispositivo e preste muita atenção às especificações explicadas neste artigo. Visite www.ti.com/isolation para obter mais informações ou os fóruns de suporte da TI E2E, se você tiver dúvidas.

Alex Smith é engenheiro de aplicações da Texas Instruments.

cupom com desconto - o melhor site de cupom de desconto cupomcomdesconto.com.br