Analog Devices 的楼宇自动化解决方案

智能建筑和智能家居是现代术语，用于描述采用自动控制系统来管理其环境、照明、安全和其他设施的建筑结构。智能城市用于描述由多个智能建筑和住宅组成的更大的都市区，它们也可能使用这些自动化系统的元素进行更大规模的设施管理（交通流量、电力、水处理等）。通常称为楼宇自动化和控制系统 (BACS)，其目标是通过降低楼宇能耗并提高居住者的安全性和舒适度来提高运营效率。BACS，使用与工业系统中的可编程逻辑控制器 (PLC) 单元非常相似的数字控制器进行控制，通过最近智能传感器和执行器的融合成为可能，

Analog Devices (ADI) 的楼宇自动化系统技术支持智能楼宇互联设备的爆炸式增长。这些更小、可扩展、功耗更低的解决方案支持一种平台方法来构建在本地或高层监视、控制和重新配置的控制。这些解决方案适合现有的建筑网络拓扑和标准，并支持尖端建筑。

其中包括（图 1）：

用于监控各种传感器的数字和模拟输入；温度、湿度、压力等。

用于驱动各种执行器、风门控制器、螺线管和阀门的数字和模拟输出。

用于数据和控制信号隔离器的通信接口（RS-485、CAN、家庭总线）可确保安全并保护低压电子设备免受现场侧高电压的影响

图 1：BACS 关键支持技术（来源：Analog Devices）

模拟输入

在 BACS 中，模拟输入和输出 IC 精确监测和控制不断变化的环境变量的状态，例如温度、湿度、照明和气体水平。

模拟输出

MAX22007是一款4 通道模拟输出，设计人员可以使用软件独立配置每个通道工作在电流或电压模式。凭借在 -40C 至 85°C 范围内总未调整误差 <1% 的工厂校准输出，该 IC 以比分立解决方案更小的占板面积提供更高的精度。

模拟输入

MAX22005 12通道工业级模拟输入IC可工作在电压和电流模式。它提供 12 个单端输入、6 个差分输入、4 个可配置输入或其任意组合。

数字输入输出

数字输入和输出适用于 BACS 内的多种功能，例如，在监控建筑物入口/出口的安全子系统中或作为火灾探测和喷水灭火系统的一部分。

可配置数字输入输出

单通道MAX14914和四通道MAX14906可配置为数字输入或数字输出（高边或推挽）。这两款器件都可以节省空间和功耗，同时提供针对 ESD 和浪涌的强大保护。这些 IC 集成了多种诊断功能，可增强整体终端系统的可靠性。

隔离

出于安全原因，双重隔离是需要直接与人接触的系统的监管要求。加强型隔离器具有与双重隔离相同的保护作用，适合在BACS中使用。

电流隔离器

MAX22344、MAX22345和MAX22346是 4 通道、3.75kV RMS增强型低功耗数字电流隔离器，使用 Analog Devices 的专有工艺技术提供高达 200Mbps 的数据传输速率。两个独立的电压供应在 1.71V 和 5.5V 之间运行，提供逻辑转换和安全所需的电流隔离。

继电器

干接点/继电器监视器

MAX22518是一款双通道隔离器，集成了 DC-DC 转换器。仅需要一个 3.0-5.5V 逻辑侧电源，就无需使用笨重且昂贵的现场侧电源。

8 通道继电器/负载驱动器

MAX4896是一款8 通道继电器和负载驱动器，专为高达 50V 的中压应用而设计，可驱动闭锁/非闭锁或双线圈继电器。它提供开路负载和短路故障检测，并针对电感反冲和过流情况提供保护。每个独立的漏极开路输出均具有 3Ω（典型值）导通电阻，并保证在所有通道都处于活动状态时吸收 200mA 的负载电流（VS ˃ 4.5V）或每个通道吸收 410mA 的负载电流。

高压直流电压监测

MAX22530系列是 MAXSafe ™系列产品中的电隔离、4 通道、多路复用、12 位模数转换器 (ADC) 。集成的隔离式 DC-DC 转换器为所有现场侧电路供电，即使没有输入信号也能进行现场侧诊断。

四通道低边开关

MAX14919是工业级四通道低边开关，每通道导通电阻为 140mΩ (典型值)，集成 ±1kV/42Ω 浪涌保护。它具有可通过电阻器设置的电流限制，可提供 100mA 至 800mA 范围内的工作电流。输出可以并联连接以获得更高的负载电流。四个开关由引脚控制，可实现高达 200kHz 的快速直接切换。反向电流检测可防止负载电源接线错误造成损坏，同时开关具有短路和过载保护功能。电感负载可能会使用内部高压钳位快速放电。

强大的通信

BACnet、Profibus、Modbus 和 Home Bus 是 BACS 中常用的网络协议。ADI 提供全面的收发器产品组合，以在物理层提供稳健可靠的数据协议信令。

RS-485

ADI 的 RS-485 产品系列包括半双工、全双工、隔离数据和完全集成的模块，如MAXM22511，可在单个封装中提供完整的数据和电源隔离。所有收发器都集成了高水平的 ESD 保护，有助于减少电路板空间，同时保持稳健的性能。

控制器区域网络 (CAN)

控制器局域网 (CAN) 是一种双线、半双工、高速串行网络，通常用于提供可独立于主系统微控制器运行的网络节点之间的通信。CAN 收发器充当控制器和 CAN 总线物理线路之间的接口。ADI 的 CAN 收发器产品组合（包括MAX14883E）提供高 ESD 和故障保护以及极性选择，以减少安装错误导致的停机时间。MAX14878包含集成隔离以增强稳健性。

家庭巴士

MAX22088是一款家庭总线系统 (HBS) 兼容收发器，使用一对数据线和电源线。该 IC 无需使用总线供电应用中通常需要的笨重的外部交流阻断电感器。它还提高了信号质量，支持更长的电缆布线（表 1）。

表 1：楼宇自动化收发器产品选择器（来源：Analog Devices）

RS-485	MAX14783E	高速 3.3V/5V、±35kV HBM ESD 保护	-
RS-485	MAX14775E	±65V 故障保护 500Kbps/20Mbps 半双工收发器	MAX14775EEV套件
隔离 RS-485	MAXM22511	具有集成隔离电源的2.5kV RMS完整隔离收发器模块	MAXM22511评估板
隔离 RS-485	MAX22025F	具有自动方向控制功能的紧凑型隔离式半双工收发器	MAX2202XEVKIT
能够	MAX14883E	具有 ±60V 故障保护和可选极性的 CAN 收发器	MAX14883EEVKIT
隔离CAN	MAX14878	2.75kV、3.5kV 和 5kV RMS隔离式 CAN 收发器	MAX14878评估板
家庭巴士	MAX22088	具有集成线性稳压器的家庭总线兼容收发器	MAX22088评估板
界面	设备	设备描述	评估套件

模拟开关/多路复用器

四路 Beyond-the-Rails ® (BTR) 开关

MAX14777 四通道 SPST 开关支持高于和低于电源轨的模拟信号，采用 3.0V 至 5.5V 单电源供电。它具有适用于所有开关的可选 -15V/+35V 或 -15V/+15V 模拟信号范围。每个独立开关均单独控制，使该器件成为不需要电流隔离的应用中光继电器的替代品。或者，设计人员可以快速将 MAX14777 配置为支持 ±15V 电压和 4mA–20mA 电流测量的单电源模拟输入模块。在该方案中，一个开关式 250Ω 电阻器将环路电流转换为用于模拟测量的电压。

结论

ADI 的工业通信产品为楼宇自动化工程师提供范围广泛的模拟 IO、数字 IO、隔离和通信接口，这些接口在尽可能小的外形中结合了低功耗、稳健的性能和改进的诊断功能。

作者

Paul Golata 于 2011 年加入 Mouser Electronics。作为一名高级技术专家，Paul 通过推动战略领导、战术执行以及先进技术相关产品的整体产品线和营销方向，为 Mouser 的成功做出了贡献。他通过提供独特且有价值的技术内容，为设计工程师提供电气工程领域的最新信息和趋势，促进并提升贸泽电子作为首选分销商的地位。

在加入 Mouser Electronics 之前，Paul 曾在 Hughes Aircraft Company、Melles Griot、Piper Jaffray、Balzers Optics、JDSU 和 Arrow Electronics 担任各种制造、营销和销售相关职务。他拥有 DeVry 理工学院（伊利诺伊州芝加哥）的 BSEET；佩珀代因大学（加利福尼亚州马里布）的工商管理硕士学位；来自西南浸信会神学院（德克萨斯州沃思堡）的 MDiv w/BL；以及西南浸信会神学院（德克萨斯州沃思堡）的博士学位。

审核编辑黄昊宇