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發(fā)布日期:2022-07-14 點擊率:64
溫漂的概念
電子產(chǎn)品的工作受到環(huán)境溫度影響較大,隔離柵也不例外。當隔離柵工作環(huán)境的溫度發(fā)生變化時,其性能發(fā)發(fā)生變化,比如說輸入不變,輸出變大或變小,這就是通常所說的溫漂。常見的隔離柵溫漂為%F.S /℃(等效為100 ppm /℃,相當于溫度變化10℃,輸出變化千分之一),也就是說輸入4~20mA的產(chǎn)品,溫度變化10℃,其輸出變化不應(yīng)該超過16uA。所以,溫漂是衡量一個產(chǎn)品的溫度穩(wěn)定性(溫度適應(yīng)性)的指標。溫漂越低越好!
如何實現(xiàn)低溫漂
開關(guān)信號隔離柵對溫漂不敏感,模擬信號隔離柵則有溫漂要求,典型產(chǎn)品為:電流信號隔離柵和溫度變送隔離柵。
電流信號隔離柵
由于電子技術(shù)的進步(單片機的廣泛使用),部分產(chǎn)品智能化,如溫度變送器,其基本原理如下:信號輸入后,經(jīng)過放大,轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,經(jīng)過數(shù)據(jù)運算,隔離,轉(zhuǎn)換為模擬信號,放大,輸出。在這個過程中,放大和轉(zhuǎn)換過程中,使用模擬電路、轉(zhuǎn)換電路以及電壓基準都會帶來溫漂,因此需要選擇高性能的元器件。
F系列溫變產(chǎn)品選用ADI公司(以制作高性能轉(zhuǎn)換器著稱)的ADC(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、電壓基準、運算放大器,這些都具有極低的溫漂。比如電壓基準的溫漂是8ppm /℃,比較而言,國內(nèi)較多公司使用的電壓基準是廉價的TL431,其溫漂為100ppm /℃左右,這樣整機的溫漂就難以改善。
電流信號隔離柵
隔離柵中使用較多的是電流信號隔離柵,輸入4~20mA,輸出4~20mA,有多種方法可實現(xiàn)其隔離,常見的有電壓調(diào)制隔離、線性光耦隔離、電流調(diào)制隔離。
電壓調(diào)制隔離:將電流信號經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)換為電壓,將電壓信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)電路實現(xiàn)隔離,再轉(zhuǎn)換為電流輸出。由于多次轉(zhuǎn)換,所涉及到的電阻必然帶來溫漂。其中調(diào)制電路所用三極管或場效應(yīng)管是溫度敏感元件,一定程度上加劇了溫漂。
線性光耦隔離:將電流信號經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)換為電壓,將電壓信號轉(zhuǎn)換為nA級的電流,經(jīng)過光耦1:1電流輸出,轉(zhuǎn)換為電壓信號,再轉(zhuǎn)換為電流輸出。這個方案可獲得較高的隔離性能和響應(yīng)指標,但是由于線性光耦自身有較大溫漂(%F.S /℃),多次轉(zhuǎn)換也帶來了溫漂。
電流調(diào)制隔離方案直接調(diào)制電流信號,不需要轉(zhuǎn)換,不會有電阻溫漂;電流信號也不受三極管或場效應(yīng)管等效電阻影響,因此也可以做到極低溫漂。
目前同行之中有類似的隔離方案,但是核心元件是磁環(huán)而非平板變壓器。磁環(huán)的繞組分段繞制并灌封樹脂,或內(nèi)外層繞制中間加隔離塑殼,導(dǎo)致繞組之間不能緊密耦合,調(diào)制的效果差,表現(xiàn)就是整機誤差較大,更麻煩的是由于加工工藝不能保證一致性,隔離線圈個體差異較大,批量一致性不好。為了解決這個問題,往往增加電位器來調(diào)整,卻又增加了溫漂和降低了可靠性。
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