适合PLC/DCS应用的通道间隔离温度输入(热电偶/RTD)

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评估和设计支持


电路评估板

CN-0376电路评估板(EVAL-CN0376-SDPZ)


系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z)


设计和集成文件


原理图、布局文件和物料清单


电路功能与优势


图1所示电路提供一个双通道、通道间隔离的热电偶或RTD输入，适用于可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)。该高集成度设计采用低功耗、24位、Σ-Δ型模数转换器(ADC)，带有丰富的模拟和数字特性，无需额外的信号调理IC。


每个通道可接受热电偶或RTD输入。整个电路采用标准24 V总线电源供电。各通道的大小仅有27 mm × 50 mm。

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电路描述


AD7124-4 24位Σ-Δ型ADC集成可编程增益阵列(PGA)和基准电压源，为灵活地连接热电偶或RTD传感器提供完整的特性组合。其特性包括片内基准电压源、可编程增益阵列、激励电流、偏置电压发生器以及提供增强50 Hz和60 Hz抑制选项的灵活滤波。AD7124-4采用5 mm × 5 mm小型LFCSP封装，因而非常适合空间为重要考虑因素的通道间隔离设计。它还包括多个可供用户使用的诊断功能。


ADuM5010隔离式DC/DC转换器通过集成的isoPower?技术提供3.3 V隔离电源。ADuM1441用于隔离AD7124-4的串行外设接口(SPI)。AD7124-4微功耗隔离器空闲时每通道的功耗仅4.8 μA，能效非常高。


ADP2441是36 V降压DC-DC稳压器，采用工业标准24 V电源，具有宽输入电压容差。ADP2441用于将输入电压降至3.3 V，从而为所有控制器侧电路供电。


系统概述


通道间隔离在自动化系统中极具优势，因为特定输入通道的故障不会影响系统中的其它通道。然而，通道间隔离输入模块给设计提出了重大挑战，具体表现在复杂度、空间限制和系统成本这些方面。


热电偶或RTD输入是工业自动化系统的常用输入，因此，设计一个能够处理两者的温度输入模块很有用。这种灵活性最大程度地减少了两种输入模块的设计工作，而且为模块用户提供了灵活性。


AD7124-4显著降低了设计复杂度，提供一个片上系统，能执行热电偶和RTD传感器所需的全部测量功能。


图1所示电路的每个通道大小仅有27 mm × 50 mm，若在印刷电路板(PCB)两面贴放器件，则上述面积可进一步缩小。


之所以能实现如此小的尺寸，是因为AD7124-4采用5 mm ×5 mm小型LFCSP封装，并且集成了几乎所有必需的功能，除了隔离以及附加前端滤波和保护之外。用于数据和电源的隔离电路仅占用87 mm2，最小合并宽度为12.5 mm。

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