用于监控工业系统中的数字隔离器

监控工业系统（例如楼宇自动化或工业网络设备）对于确保连续运行至关重要。例如，您想知道系统中的电压是否设置在正确的阈值，或者是否存在继电器触点。但是，系统监控通常需要外部隔离电源。这种电源会占用大量空间，而且成本也很高，尤其是在对现场尺寸的电力需求很小的情况下。

隔离电源带来的优势之一是它们能够保护电子负载以及设备操作员免受高压，以及防止接地回路的能力。然而，对于组件越来越小的工业系统，隔离电源的尺寸是不利的。对于这些类型的系统，您如何在满足尺寸限制的同时简化诊断方案？在这篇博文中，我们将讨论您在为工业系统供电和监控时可能遇到的挑战，并介绍一种可以帮助您克服挑战的新型数字隔离器。

边缘智能需要小型、高能效 IC

让我们以工业网络为例来说明我们的观点。例如，借助工业网络技术，工厂变得更加智能和自主。智能正在走向边缘并支持实时决策，这有助于提高制造正常运行时间和生产力。最终，机器将具有足够的自我意识，可以在最少的人工干预下执行预测性维护或诊断和维修。推动实现真正工业融合的是底层工业电源和工业通信 IC，这些 IC 具有高能效、坚固且足够小以适应边缘。

为了与这些趋势保持一致，系统监控也朝着更紧凑、集成和成本效益更高的解决方案发展。毕竟，将大型外部隔离电源集成到这样的环境中是不切实际的。变压器传统上用于电源隔离，加上光耦合器或数字隔离器用于数据隔离屏障。这种分立元件的混合占用了大量的电路板空间，不适合工业网络架构。

一种新的自供电双通道数字隔离器提供隔离系统监控和增强的系统诊断，同时与传统的分立方法相比，解决方案尺寸减少了 4 倍，元件数量减少了 5 倍。MAX22518提供：

集成隔离电源（220µA 时为 3.3V）

3.5kVRMS 电流隔离

两个带现场保护的二进制输入

《10mA 逻辑电源消耗

3.0V 至 5.5V 逻辑电源电压

-40°C 至 +125°C 工作温度范围

由于该器件的 220µA 现场侧电源由逻辑侧使用集成的隔离式 DC-DC 转换器提供，因此当现场侧的功率需求较小时，无需使用笨重、昂贵的外部隔离式电源。它为窗口比较器和继电器监控电路等小型现场侧电路提供足够的电力。该设备能够简化诊断监控并同时提供隔离电源的关键是 MAXSafe ™系统架构。MAXSafe 是业界首个集成隔离式微功耗架构，可为内部芯片和设计中的简单现场侧电路提供足够的电源。自诊断和监控发生在隔离场侧。功能和状态可以通过隔离电路传送到设计的微控制器。隔离诊断确保可靠的通信。

图 1. 该图提供了使用 MAX22518 数字隔离器进行干接点远程报警传感和监控的示例

凭借这些特性，MAX22518 非常适合干触点远程报警监控，例如以太网开关和工业物联网应用（图 2），以及隔离现场电源窗口监控，例如电机 DC 组、电池组、AC 输入和负极供应设计。基于分立器件（双光耦合器、双分立二进制输入、隔离电源）的传统系统监控解决方案将需要多达 15 个组件和高达 178mm 2的解决方案尺寸。相比之下，MAX22518 只有 44mm 2 并且只需要三个元件。这有助于设计人员减少电路板空间和材料清单。

对于需要模数转换器的应用，可以考虑采用MAX14001 可配置、隔离式 10 位 ADC，它也采用MAXSafe 架构设计。MAX14001还具有可编程电压比较器和浪涌电流控制，适用于可配置的二进制输入应用。

审核编辑：郭婷