4～20mA電流環隔離接口芯片IDC3516的應用

摘 要：本文對工業現場的接地干擾作了簡單分析，并介紹了一種無源4~20mA電流環路隔離芯片，對該芯片的應用方法作了詳細說明。
關鍵詞：電流環；4~20mA；隔離芯片

引言
在工業現場，在距離較遠的電氣設備、儀表之間進行信號傳輸時，往往存在干擾，造成系統不穩定甚至誤操作。除系統內、外部干擾影響外，還有一個十分重要的原因就是各種儀器設備的接地處理問題。一般情況下，設備外殼需要接大地，電路系統也要有公共參考地。但是，由于各儀表設備的參考點之間存在電勢差，因而形成接地環路，由于地線環流會帶來共模及差模噪聲及干擾，常常造成系統不能正常工作。

一個理想的解決方案是，對設備進行電氣隔離，這樣，原本相互聯接的地線網絡變為相互獨立的單元，相互之間的干擾也將大大減小。

在工業自動化控制系統，及儀器儀表、傳感器應用中，廣泛采用4~20mA電流來傳輸控制、檢測信號。由于4~20mA電流環路抗干擾能力強，線路簡單，可用來傳輸幾十甚至幾百米長的模擬信號。一般情況下，傳輸距離超過10米，就需要對電流信號進行隔離。

IDC3516電流環隔離接口芯片
IDC3516是單片兩線制隔離接口芯片，該芯片內部包含一個電流信號調制電路，磁電耦合隔離變換電路及解調電路，通過磁路耦合，使能量從輸入線傳遞到輸出側，同時不需要直接電的連接。IDC3516非線性度典型值為0.2%，溫漂系數為100ppm，適合于絕大多數工業控制、測量場合。該芯片輸入信號為4~20mA，經過隔離后輸出4~20mA信號。該芯片的輸入等效電阻小，線性度高，并具有很寬的輸入/輸出爬電距離，圖1是IDC3516的內部原理圖。其中，引腳24為輸入電流信號流入端，引腳23為輸入電流信號流出端，引腳22、21分別為零點及滿度調節電位器接入端，引腳11、10為輸出電流流出、流入端。

IDC3516 應用電路
由于將全部功能集成在芯片內部，IDC3516使用非常方便，在實際應用中，只需要外加幾個保護和調節用元件。圖2所示為IDC3516系列芯片的典型接線原理圖，引腳22、23之間連接的電位器RADJ1，用于調節輸入電流Ii與輸出電流Io的比例，引腳21、22之間連接的可變電阻RADJ2為輸出電流Io的偏置調節電阻。D1、D2為限幅穩壓管，用于線路浪涌電壓、雷擊強干擾的保護，F1、F2為自恢復保險，用于線路中過電流的保護。C1、C2是濾波電容，一般可選用1mF瓷片電容，可濾除高頻差模干擾，減小輸入、輸出信號脈動成分。　

由于在信號傳輸中，芯片內部需要消耗一部分能量，因此，該芯片的輸出信號功率總是要小于輸入功率，具體體現在輸入端的電壓降上。圖3是該芯片輸入特性曲線，其輸出側所帶負載為250Ω，可見在這種情況下，信號源需要有足夠的驅動能力(＞14V)。

結語
4~20mA電流環隔離接口芯片IDC3516接線電路簡單，使用方便，可廣泛用于自動控制，儀器儀表，傳感器等長線傳輸的工業現場。