模拟信号隔离是电动汽车、工业控制、plc、电机驱动、电源、逆变器等领域的常用技术,常规的解决方案有线性光耦、隔离运放等,不过价格上略偏高昂、电路也较为复杂,有些精度也不够,总体来说,应用中不算太友好。
为了获得更低成本的解决方案,大多数工程师会选择pwm来实现模拟信号的隔离传输。比如下图:
这种解决方案分为三步:
第一、将pwm信号经过光耦隔离后输出pwm_iso信号。其中pwm_iso信号的高电平为基准电压vref。第二步用二阶rc滤波电路过滤pwm_iso信号输出电压信号vlpf。第三步,vlpf信号经过经过运放放大后输出目标电压vout。这是一个非常容理解和实现的方案,也被广泛的使用,不过此电路也有其短板。
缺点一,光耦传输pwm信号会引入失真,尤其光耦对温度敏感,对策有两个,使用高速光耦或者将输入pwm的频率尽可能的变低,前者价格较高而后者会极大的增加传输时延。
缺点二,第二步中为了获得干净的vlpf电压,需要较大的rc值来进行滤波,pwm频率越低,需要的rc越大,信号的传输速度也就越慢。
缺点三,假设pwm的占空比为duty,则最终输出的vout=vref*duty*(r1+r2)/r2,上式可以得出vout的精度决定于vref、(r1+r2)/r2、duty三者,假设duty精度可以通过高速光耦来实现,那么高精度的输出还需要高精度的vref和电阻才能实现,所以当用这个电路实现高精度的pwm转电压时,对各个器件的要求较高,成本也较高。
客益电子推出的模拟信号隔离方案是基于apc芯片和pac芯片技术。所谓apc芯片是将模拟信号线性转换成pwm信号,相对的,所谓pac芯片是将pwm信号转换成模拟信号。
下图为apc芯片gp9303:
apc芯片gp9303的输入端vin的电压范围是0-5v,其输出的pwm信号的占空比为duty=vin/5v。将0-5v的输入电压转换为0%-100%的pwm信号输出。
下图为pac芯片gp8101:
pac芯片gp8101的输入端pwm信号的占空比范围为0%-100%,其输出电压信号vout=duty*5v。将0%-100%的pwm输入信号转换为0-5v电压输出。
通过apc和pac芯片的组合可以非常容易的实现模拟信号隔离,包括pwm与模拟信号隔隔离转换。通常工程师经常会遇到三类功能需求:
隔离adc功能
隔离dac功能
模拟信号隔离功能
第一种隔离adc功能可以通过下图方式实现,通过apc芯片gp9303将模拟信号0-5v转换成0%-100%的pwm信号,输出的pwm信号经过光耦隔离后被mcu采集,从而实现隔离adc的作用。
第二种隔离dac的功能可以通过下图方式实现,mcu输出pwm信号,经过光耦隔离后输出给pac芯片gp8101或者gp8102等,pac芯片直接输出0-10v、4-20ma等模拟量,其中输出值与pwm占空比呈线性关系。
第三种模拟信号隔离功能有两种方法实现,一种使用光耦作为隔离媒介,apc芯片gp9303将模拟信号转换成pwm,pac芯片gp8101将pwm信号转换成模拟信号,中间通过光耦隔离。另一种方法是apc芯片gp9303m将模拟信号转换成pwm高频调制信号,pac芯片gp8101m将高频调制pwm信号解调后还原成模拟信号输出,中间用电容来隔离。
下图为光耦隔离方案
下图为电容隔离方案,电容隔离方案电路简单,成本低廉,是非常有竞争力的解决方案。
Mali GPU编程特性及二维浮点矩阵运算并行优化详解
人脸识别门禁系统在智慧社区的应用
AM02018026MD-2H功率放大器模块
山东科力光电LS型激光雷达产品介绍
珠海冠宇申请科创板IPO获深交所受理
隔离DAC/ADC有哪些选择? APC&PAC芯片
漏电保护跳闸是怎么回事,该如何接线
如何防止单片机被恶意攻击技术破解
iPad mini 6配置信息、渲染图疑似曝光
1.8~175MHZ宽带功率模块MC7210、MC5792及
搅局者小米电视研发内幕曝光 创维死磕
ESD要如何去进行保护工作
防止单相接地时发生谐振过电压的措施盘点
IDC:2017年平板电脑逆势成长
新款手持式热像仪FLIR E8 Pro隆重上市
如何利用基于视觉的边缘设备优化晶圆制造
乐视生态为何会失败_乐视生态失败原因分析
宁德时代获德国交通部首张动力电池系统证书
高通5G基带X60搭载全新5G毫米波模组,支持更纤薄手机
Aupera与赛灵思携手研发FPGA视频云处理平台