光电隔离Sigma Delta调制器框图解析

作者： Avago Technologies 

在工业电机或伺服控制应用中，准确的电流测量是控制回路的关键部分。电流测量不仅需要尽可能准确，而且还需要安全可靠。工业电机或伺服控制系统通常包含高压，并且在发生过流或短路等事件时，需要迅速检测并纠正这些情况，以防止灾难性系统故障或在最坏的情况下造成人身伤害。光耦合器不仅有助于在断开的接地环路中提供隔离，抑制共模噪声和瞬变，而且还提供必要的绝缘，以满足所需的安全标准和法规要求。

光隔离调制器架构

电流测量中使用的隔离调制器的输入通常连接到一个小的分流电阻器，该电阻将流经它的电流转换为一个小电压，通常约为±200mV，以限制分流电阻器的功耗。然后，sigma delta调制器将模拟输入信号过采样到单个高速比特流中，然后再传输通过光隔离栅。然后，将在隔离侧接收到的调制器数据发送到处理器进行进一步处理。然后，可以在FPGA或微处理器上轻松实现Sinc3抽取滤波器，以恢复所需信号。抽取滤波器将高速过采样的比特流平均化或抽取到一个较低的速率，降低幅度通常为一个因子，即所谓的抽取率。

光电隔离Sigma Delta调制器框图

这种方法有两个优点。首先，可以在调制器输出之后立即将隔离栅轻松放置在单个通道上。其次，由共模瞬变引起的接收比特流中的任何错误都将由抽取滤波器进行平均。结果是非常健壮的隔离方案，在高噪声环境（如电机控制）中，在初级和次级或瞬态抗扰度之间提供了良好的共模抑制。该设备本质上是光学的，与传统的霍尔效应传感器不同，它也不受电磁干扰。图2显示了具有LVDS接口的新型Avago ACPL-798J外部时钟光学隔离Sigma-Delta调制器的框图。与通常的单端LVTTL接口相比，LVDS接口进一步改善了传感器与处理器之间的连接，从而使系统设计人员可以拥有可靠的接口。ACPL-798J还具有±1％的良好增益精度，信噪比为75dB，相当于12位有效位数（ENOB）。

ACPL-798J框图

总结

使用光电隔离的sigma-delta调制器进行电流测量，可以通过选择适当的滤波方案灵活地在精度和速度之间进行配置。只有光耦合器通过了IEC安全标准IEC60747-5-5的增强绝缘认证。Avago光电隔离调制器提供了一种经过现场验证的方法，可以以准确，安全和可靠的方式测量电流。