具有简化诊断监控功能的隔离电源

在工业系统中，根植于设备内部的现场故障可能是自动化工厂持续正常运行时间或生产力损失的耗资期之间的差异。信号监控是必不可少的，无论您是否需要检测电压是否处于正确的阈值、是否存在继电器触点或其他情况。高压现场侧电路和低压逻辑侧电路之间的电源和数据隔离可以有利于防止故障，消除两侧之间的噪声和接地回路，并总体上确保设备的运行安全。

工程师利用多种方法来完成诊断监测，尽管这些方法通常是耗时和/或昂贵的。例如，许多人选择集成电容器和二极管等分立元件来管理电压和电流。这种方法不仅需要设计这些分立电路，而且还需要进行大量调试以查明系统中错误的确切来源。

至于电源隔离，传统上使用变压器，为了创建数据隔离屏障，光耦合器（或数字隔离器）开始发挥作用。虽然这些分立方法很有效，但它们占用了大量的电路板空间并且设计成本很高。例如，考虑高压监控系统中的典型数据和电源隔离方案。在这里，您可以使用模数转换器 （ADC） 对高场侧电压进行采样，并以四线串行外设接口 （SPI） 的形式生成数字输出。位于 ADC 和微控制器单元 （MCU） 之间的数字隔离器电路将现场侧数字信号传输到逻辑侧 MCU。另一方面，ADC，隔离器，

如果您的系统诊断监控以及数据和电源隔离功能已经集成到您的工业通信电路中会怎样？

集成隔离式微功耗架构

Maxim Integrated 的一种名为 MAXSafe 的新系统架构有助于简化诊断监控，同时还提供隔离电源。MAXSafe 是业界首个集成隔离式微功率架构，可提供高达 250µA 的电流，足以为设计中的内部芯片和简单的现场侧电路供电。该架构的现场侧电源采用专有隔离技术开发，由逻辑侧使用集成的隔离式 DC-DC 转换器提供。当现场侧的电力需求较小时，这种方法消除了笨重、昂贵的外部隔离电源。自诊断和监控位于隔离场侧。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。

MAXSafe 架构提供：

与使用传统隔离电源相比，节省 4 倍空间

通道密度增加超过 2 倍

图2中的图表说明了 MAXSafe 架构。控制端是一个 3.3V 至 5.5V 的电源。隔离式 DC-DC 转换器是 MAXSafe 架构的一部分，可为现场侧电路提供高达 250µA 的电流，足以为内部和外部电路供电。

图 2. 通用 MAXSafe 架构图。

您可以在MAX14001 / MAX14002隔离式单通道 10 位 ADC 中找到 MAXSafe 架构。这些器件具有可编程电压比较器和浪涌电流控制，针对可配置二进制输入应用进行了优化。他们有 3.75kV RMS二进制输入端（现场端）和比较器输出/SPI端（逻辑端）之间的集成隔离。集成到设备中的 DC-DC 转换器为现场侧电路供电，因此即使没有输入信号，您也可以运行现场侧诊断。ADC 持续将隔离栅场侧的输入电压数字化，将数据通过隔离栅传输到器件的逻辑端，在逻辑端将输入电压的幅度与可编程阈值进行比较。图 3提供了 MAX14001/MAX14002 的框图。

在设计解决方案“具有集成 DC-DC 转换器的隔离式 ADC 简化现场侧电路”中了解有关这些器件的更多信息。

图 3. MAX14001/14002 隔离单通道 ADC 框图 使用集成微功率 DC-DC 转换器和数字隔离器和输入实现 MAXSafe 架构。

Maxim 将继续扩展其采用 MAXSafe 架构的工业通信 IC 产品组合。请继续关注未来的 MAXSafe 产品，以便在简化诊断的同时为您的内部电路供电。

审核编辑：郭婷