在工業(yè)電機(jī)或伺服控制應(yīng)用中，準(zhǔn)確的電流測量是控制回路的關(guān)鍵部分。電流測量不僅需要盡可能準(zhǔn)確，而且還需要安全可靠。工業(yè)電機(jī)或伺服控制系統(tǒng)通常包含高壓，并且在發(fā)生過流或短路等事件時(shí)，需要迅速檢測并糾正這些情況，以防止災(zāi)難性系統(tǒng)故障或在最壞的情況下造成人身傷害。光耦合器不僅有助于在斷開的接地環(huán)路中提供隔離，抑制共模噪聲和瞬變，而且還提供必要的絕緣，以滿足所需的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求。

光隔離調(diào)制器架構(gòu)

電流測量中使用的隔離調(diào)制器的輸入通常連接到一個(gè)小的分流電阻器，該電阻將流經(jīng)它的電流轉(zhuǎn)換為一個(gè)小電壓，通常約為±200mV，以限制分流電阻器的功耗。然后，sigma delta調(diào)制器將模擬輸入信號過采樣到單個(gè)高速比特流中，然后再傳輸通過光隔離柵。然后，將在隔離側(cè)接收到的調(diào)制器數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器進(jìn)行進(jìn)一步處理。然后，可以在FPGA或微處理器上輕松實(shí)現(xiàn)Sinc3抽取濾波器，以恢復(fù)所需信號。抽取濾波器將高速過采樣的比特流平均化或抽取到一個(gè)較低的速率，降低幅度通常為一個(gè)因子，即所謂的抽取率。

光電隔離Sigma Delta調(diào)制器框圖

這種方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，可以在調(diào)制器輸出之后立即將隔離柵輕松放置在單個(gè)通道上。其次，由共模瞬變引起的接收比特流中的任何錯(cuò)誤都將由抽取濾波器進(jìn)行平均。結(jié)果是非常健壯的隔離方案，在高噪聲環(huán)境（如電機(jī)控制）中，在初級和次級或瞬態(tài)抗擾度之間提供了良好的共模抑制。該設(shè)備本質(zhì)上是光學(xué)的，與傳統(tǒng)的霍爾效應(yīng)傳感器不同，它也不受電磁干擾。圖2顯示了具有LVDS接口的新型Avago ACPL-798J外部時(shí)鐘光學(xué)隔離Sigma-Delta調(diào)制器的框圖。與通常的單端LVTTL接口相比，LVDS接口進(jìn)一步改善了傳感器與處理器之間的連接，從而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以擁有可靠的接口。ACPL-798J還具有±1％的良好增益精度，信噪比為75dB，相當(dāng)于12位有效位數(shù)（ENOB）。

ACPL-798J框圖

總結(jié)

使用光電隔離的sigma-delta調(diào)制器進(jìn)行電流測量，可以通過選擇適當(dāng)?shù)臑V波方案靈活地在精度和速度之間進(jìn)行配置。只有光耦合器通過了IEC安全標(biāo)準(zhǔn)IEC60747-5-5的增強(qiáng)絕緣認(rèn)證。Avago光電隔離調(diào)制器提供了一種經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證的方法，可以以準(zhǔn)確，安全和可靠的方式測量電流。

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