КОСМОДРОМ - Электронные компоненты для разработки и производства - Харьков - Украина


 


Как купить...     

ICQ: 624305018
 

 

EnglishRussianUkrainian

Перейти в корзину

Серии источников питания HDR на DIN рейку с ультра-узкой формой корпуса и полным диапазоном входного напряжения 100-240 В переменного тока 15, 30, 60, 100 Ватт
HDR-15   HDR-30   HDR-60   HDR-100

Уважаемые покупатели. В связи с введенными ограничениями наши розничные магазины будут закрыты для посещения с 8-го по 25 января. Покупателям из Харькова рекомендуем оформить заказ на сайте с доставкой Новой Почтой в удобное для Вас отделение либо получить после оплаты готовый заказ в магазине по адресу Героев Труда 12 (сообщение о готовности заказа поступит по электронной почте).

 

Проектирование схем применения с цифровыми гальваническими развязками

В статье приведено подробное описание семейства микросхем цифровых гальванических развязок ISO72xx. Даны рекомендации по разработке топологии печатных плат с этими микросхемами. Приведены расчетные соотношения и графические зависимости, необходимые для разработки конструкции и топологии печатных плат.

Серия микросхем
ISO72xx на складе

Введение

Цель статьи – помочь разработчикам в применении микросхем цифровых гальванических развязок (ЦГР) семейства ISO77xx. В статье разъясняется принцип действия гальванических развязок TI, указывается место размещения микросхем в конструкции изделия, приводятся рекомендации по электромагнитной совместимости при разработке топологии печатной платы.

Принцип действия

В микросхеме ГР на рисунке 1 используется изолирующий конденсаторный барьер. Микросхема состоит из двух каналов: высокочастотный канал предназначен для передачи данных со скоростью от 100 кБ/с до 150 мБ/с, низкочастотный – для передачи данных, начиная от сигналов постоянного тока до 100 кБ/с. Несимметричный входной сигнал преобразуется в дифференциальный с помощью входного инвертора.Далее резистивно-емкостная цепочка дифференцирует сигнал, который затем преобразуется компараторами в дифференциальный импульсный сигнал. С выхода компараторов сигнал поступает на триггер, состоящий из элементов «ИЛИ-НЕ», далее с выхода мультивибратора сигнал поступает на выходной мультиплексор. Логическая схема управления измеряет промежуток времени между импульсами. Если промежуток между двумя последовательными импульсами превышает установленный порог, то логическая схема принудительно подключает выходной мультиплексор к
низкочастотному каналу. В нем используется емкость большей величины, ШИМ-генератор для модуляции сигнала несущей частотой встроенного генератора OSC. Моду ляция необходима, чтобы увеличить частоту сигнала и обеспечить его прохождение через конденсаторный разделительный барьер. Из-за того что низкаячастота моду лируется высокой, перед мультиплексором необходимо установить фильтр низких частот (ФНЧ), для того чтобы отфильтровать несущую частоту.

 

 

Таблица 1. Основные характеристики микросхем ГР компании TI

Рис. 1. Структурная схема ЦГР

Рис. 2. Временные диаграммы высокочастотного канала

Рис. 3. Временные диаграммы низкочастотного канала

Рис. 4. Семейство микросхем ЦГР

 

Высокочастотный канал

На рисунке 2 показана схема высокочастотного канала и приведены временные диаграммы цепи. Несимметричный входной сигнал преобразуется в дифференциальный состоящий из A и A. Каждый из этих компонентов дифференцируется резистивно-конденсаторной цепочкой – B и B. Далее сигналы преобразуются компаратором. Неинвертирующий вход компаратора имеет более высокий потенциал, чем инвертирующий, поэтому на выходе компаратора появляются сигналы высокого логического уровня, получаемые из узких входных импульсов.

Далее импульсы поступают на триггер, состоящий из логических элементов «ИЛИ-НЕ». Из таблицы истинности, показанной на рисунке 2 видно, что схема триггера инвертирует сигнал: высокий уровень на входе C устанавливает высокий уровень на выходе D, а высокий уровень на входе C устанавливает высокий уровень на выходе D.

Длительность выходных импульсов компаратора невелика, поэтому в течение определенного времени на выходе компараторов существует низкий логический уровень, состояние триггера в этом случае не меняется. Выход D подключен к выходному мультиплексору, т.к. сигнал на нем идентичен входному по форме и фазе. Если сигнал имеет коэффициент заполнения 0,5 (50:50), импульсы компаратора симметричны, при коэффициенте заполнения отличном от 0,5, выходные импульсы компаратора сближаются.

Низкочастотный канал
Как показано на рисунке 3, медленный входной сигнал модулируется посредством ШИМ высокой несущей частотой. Длительность высокого/низкого уровня сигнала A находится в отношении 90:10%. В дальнейшем процесс преобразования асимметричного сигнала идентичен
аналогичному процессу в высокочастотном канале. Для уд аления высокочастотной составляющей – модулирующей частоты – используется ФНЧ: R---C-цепочка,устанавливаемая на входе мультиплексора.

Технология гальванической развязки и основные требования

Успешное решение проблемы гальванического разделения сигнала для широкой полосы (от постоянного сигнала до скорости передачи 150 Мбит/с) подвигло TI на выпуск одно- и двунаправленных модификаций микросхем, содержащих от одного до четырех каналов (см. рис. 4). Микросхемы могут применяться в распространенных цифровых интерфейсах в различных промышленных приложениях. Все микросхемы имеют однополярное питание 3/5 В, логические, КМОП-у ровни переключения. Номинальное напряжение питания находится в диапазоне 3,3... 5 В и для VCC1, и для VCC2. Возможна различная их комбинация.

Необходимо помнить, что в силу несимметричной конструкции изоляторы могут применяться лишь для развязки несимметричного сигнала в 3/5-В цифровых линиях передачи. На рисунках 5–7 даны примеры использования ЦГР в интерфейсах SPI, RS-2 32 и RS- 485. Обратите внимание, что ЦГР всегда располагаются между источником данных и приемником или преобразователем независимо от стандарта интерфейса. На рисунке 5 показан вариант простейшего применения ЦГР. Входные сигналы — несимметричные, низковольтные. ЦГР используется в схеме SPI-интерфейса и соединяет контроллер с преобразователем. В большинстве случаев в SPI-интерфейсах применяются микросхемы ISO72 31 и ISO72 41, содержащие 3 и 4 канала развязки. На рисунке 6 показана полная схема интерфейса RS-2 32, в которой используются две четырехканальные микросхемы: требуется ЦГР для шести служебных сигналов и двух сигналов передачи данных: TX и RX. Хотя сигналы интерфейса несимметричные, в линии передачи используется симметричное напряжение ±13 В. Поэтому
между ЦГР и шиной требуется применить специальную микросхему драйвера – преобразователя сигналов. Также как и в предыду щем примере, ЦГР, используемая в интерфейсе RS- 485 (см. рис. 7а), включена между контроллером и шинным преобразователем. Сигналы в интерфейсе низковольтные и, несмотря на то, что шина дифференциальная, требуется, прежде всего, ЦГР для несимметричных сигналов. Благодаря простоте интерфейса RS- 485 функции ЦГР и приемопередатчика можно объединить в одной микросхеме (см. рис. 7б). Это решение позволяет снизить стоимость системы и уменьшить число применяемых компонентов. Для упрощения выбора ЦГР в таблице 1 приведены полные сведения о ЦГР компании TI. Существует пять градаций в зависимости от скорости передачи: A, B, C, CF, M. Все они, за исключением версии M, имеют встроенный ФНЧ на входе данных, и поэтому рекомендованы для использования в случаях, когда возможны существенные шумы и помехи. В высокоскоростной версии M для подавления помех может использоваться внешний ФНЧ. Для этого требуется подключить к входу конденсатор и соединить его с шиной земли. Величина емкости конденсатора определяется из выражения:

 

Рис. 5. Гальваническое разделение интерфейса SPI

Рис. 6. Гальваническое разделение интерфейса RS-232

Рис. 7. Гальваническое разделение интерфейса RS-485

 

 

Поставляемые компоненты











ATmega STM32 ADUM MAX232 GAINTA Светодиодные лампы Источники питания CREE International Rectifier stm8 G5LA RS-232 Драйвер светодиода RS-485 USB ATTINY CORTEX JTAG Плата SENSOR Honeywell Talema Программатор OMRON G2RL Sumida Analog Devices WINSTAR Радиаторы  G6D LUKEY MAXIM MDR STTH EEPROM NXP Индикаторы AVR GEYER IRF IRG4 G2R IGBT GPS GSM G6K MICRA Контактная плата Microchip TDA CTQ DISCOVERY резонатор G5LE ADM485 паяльник RASPBERRY линза ГЕРКОН Осциллограф P10CU RCH TNY TOP ХИМИЯ SMARTPROG2 G6Y металлоискатель WAGO DEGSON DSO QUAD MP-S300B ИОНИСТОР arduino BNC Варистор Прожектор CHRONOS Клавиатура supersilent тумблер соленоид strada chemet RJ-45 c8051 BOURNS G6R 91sam7s G5NB ATMEL ALPR Sunon EPM G5Q sonar G6B MSP430 UDS HIH LPC zl320 AD711 7805 STP JADE II PTC D-SUB MAX44 sim900 uni-s UNI-M Allegro cosmo pic24 ATXmega TMS320 переключатель датчик тока датчик усилия 1N4007 ds18b20 Батарейный отсек шаговый двигатель сервопривод AT89C AT89S AT90PWM AT90CAN AT90USB AT91SAM DRP разрядник bourns Texas Instruments АКЦИЯ XML-2 HE-1202 EPS-15 Детектор газа OSRAM sht 3590s cny arpl lmv mc33 ST-LINK rail-to-rail BEEPROG корпус герметичный hf41f pinguino pickit TFT Bright LED WIELAND STM32VLDISCOVERY TE Connectivity skkt TR91 EPM3 M24LR-DISCOVERY NCR Держатель светодиода SMAJ WG12864 Индикаторный светодиод zl322 TIP Радиатор ADG TLP WG320240 TACT 74LVC RS-15 PIC16 NS25 MOC MMBT MPSA MCDR P6KE STM32F4 TFM CXA2011 MC34 MBRS SMBJ MURS MBRA 78L05 KXO-210 FTDI KBPC IRLR IRFP AT24 P10AU ACS712 SN74HC G5V 78L12 LM358 IRF3205 LM2575 BT137 AD7705 WH1602 78L12 3842 TECAP PIC18 G6Z PC817 STM32F3 MPX MCP6 WH1604 KX-3H FNR CDRH BT134 STW R16110 PIC10 1.5ke zl201 AT45 BTA DEGSON DS13 EmKit STM32F1 XML SMCJ ULN2803 TPIC CNC Driver Лента 5050 RUEF hcpl HEF HFA IDC IRFZ MBR XBDA MCP M-PCB NCP TFF Хлорное железо P6AU ULN2003 NES WH2004 HCF ToyoLED BTB ADM 3296 LM317 PIC12 NS39 MUR L78xx KSDA ISO7 IRLZ IR21xx HopeRF XTEA STM32F0 24C16 KX-K LM324 Стеклотекстолит KX-49 IRLML Энкодер RXEF NTC NE5532 LM1117 MJE LMX Лента светодиодная RFM qss960 POSITIV 20 zl210 STM32F2 E30361 BZV55 G6S BAV99 zl262 CYNEL Мастер Кит zl263 MOSFET Двигатели POLOLU EEMB EPCOS solar sma  ON Semiconductor National Fairchild FreeScale WIZNET Vishay ZETEX AVAGO RGB wdr

^ Наверх

Электронные компоненты для разработки и производства. Харьков, Украина

  Украинский хостинг - UNIX хостинг & ASP хостинг

радиошоп, radioshop, радио, радиодетали, микросхемы, интернет, завод, комплектующие, компоненты, микросхемы жки индикаторы светодиоды семисегментные датчики влажности преобразователи источники питания тиристор симистор драйвер транзистор, диод, книга, приложение, аудио, видео, аппаратура, ремонт, антенны, почта, заказ, магазин, интернет - магазин, товары-почтой, почтовые услуги, товары, почтой, товары почтой, каталог, магазин, Internet shop, база данных, инструменты, компоненты, украина, харьков, фирма Космодром kosmodrom поставщики электронных компонентов дюралайт edison opto светодиодное освещение Интернет-магазин радиодеталей г.Харьков CREE ATMEL ANALOG DEVICES АЦП ЦАП