Chip di alimentazione per isolatori di segnale

I chip di alimentazione per isolatori di segnale sono componenti fondamentali nell'automazione industriale utilizzati per ottenere una trasmissione isolata del segnale, eliminare le interferenze del circuito di terra e proteggere le apparecchiature di misurazione e controllo a valle; la loro funzione principale è quella di emettere segnali analogici o digitali in ingresso dopo aver fornito l'isolamento elettrico. Per ottenere un isolamento elettrico completo tra i lati di ingresso e di uscita, gli isolatori di segnale in genere richiedono l'isolamento tra l'alimentazione e i terminali del segnale, nonché tra i terminali del segnale di ingresso e di uscita. Di conseguenza, i chip di alimentazione associati devono soddisfare diversi requisiti specifici, tra cui valori di tensione di isolamento elevati, basso rumore, uscita stabile e dimensioni compatte.

Nello specifico, i requisiti per i chip di alimentazione negli isolatori di segnale possono essere classificati come segue: Prestazioni di isolamento: la specifica più critica per un isolatore di segnale è la tensione nominale di isolamento. Pertanto, il chip di alimentazione stesso (o il sistema di isolamento formato insieme a un trasformatore esterno) deve soddisfare i requisiti della classe di isolamento corrispondente. Gli isolatori di segnale industriali richiedono generalmente tensioni di isolamento comprese tra 1,5 kV e 5 kV CA, con alcune applicazioni specializzate che richiedono livelli ancora più elevati. Pertanto, la resistenza di isolamento e la rigidità dielettrica del sistema di alimentazione devono essere conformi agli standard industriali. Inoltre, la capacità di isolamento deve essere ridotta al minimo per prevenire l'interferenza del segnale ad alta-frequenza causata dall'accoppiamento parassita della capacità. Stabilità dell'uscita: gli isolatori di segnale trasmettono generalmente segnali analogici da 4–20 mA, segnali di tensione standard da 0–5 V o segnali digitali industriali. L'ondulazione dell'alimentazione e la deriva della tensione possono sovrapporsi direttamente al segnale di uscita, provocando maggiori errori di misurazione. Pertanto, i chip di alimentazione richiedono un'elevata precisione della tensione di uscita, una bassa deriva termica e un basso rumore di ondulazione; generalmente è richiesto che l'ondulazione di uscita sia compresa tra 10 mVpp, con limiti ancora più rigidi per gli isolatori ad alta-precisione. Dimensioni e consumo energetico: gli isolatori di segnale negli ambienti industriali sono generalmente montati su guida DIN-. Gli isolatori a canale singolo-hanno spesso larghezze di soli 6–12 mm, lasciando uno spazio molto limitato sul PCB per la sezione di alimentazione. Ciò richiede un'elevata integrazione e componenti periferici minimi per il chip di alimentazione per garantire un ingombro complessivo compatto. Inoltre, poiché la maggior parte degli isolatori di segnale si basa sull'alimentazione del bus con capacità di potenza totale limitata, il chip di alimentazione deve presentare un basso consumo energetico di quiescenza e un'elevata efficienza di conversione per evitare che un'eccessiva generazione di calore comprometta l'accuratezza del segnale. Requisiti di prestazione EMC: gli ambienti industriali sono ricchi di interferenze elettromagnetiche-tra cui sovratensioni, scariche elettrostatiche (ESD) e interferenze condotte/irradiate. Di conseguenza, i chip di potenza devono possedere una solida immunità per soddisfare gli standard EMC industriali. Inoltre, la radiazione elettromagnetica emessa dal chip stesso deve rispettare le normative per evitare interferenze con i circuiti interni di condizionamento del segnale.

Requisiti per un ampio intervallo di ingresso: gli isolatori di segnale sono generalmente alimentati da bus industriali a 24 V CC, che sono soggetti a fluttuazioni di tensione-comunemente comprese tra 9 V e 36 V CC, o anche più ampie in alcune applicazioni. Pertanto, i chip di potenza devono supportare un ampio intervallo di tensioni di ingresso per adattarsi alle diverse condizioni di alimentazione.