HK模塊在兩線制及HART隔離傳輸中的應用

　　三、隔離兩線制信號傳輸方式

　　圖二

　　基于上述因地電勢不同而存在的隱患，可以用數字隔離的方式將MCU與電流環DAC及HART調制器進行隔離，電流環DAC及HART調制器屬浮地形式，使得兩線制儀表與PLC系統兩個地電勢之間形成高阻抗，降低地線之間的回路電流，形成兩個設備間的電氣隔離，從而降低了4-20mA信號的傳輸誤差，同時消除了共模干擾的隱患。

　　因為兩線制儀表沒有額外的供電端口，其供電都是通過4-20mA環路取電，采用這種隔離方式后，HART調制器的2.5V電源仍然從電流環DAC上內置的電壓調節器獲得，而MCU系統的3.3V供電就成了一個難題。一種較好的解決方案是，在4-20mA電路中如圖二所示串接一個穩壓二極管，再用廣州金升陽科技有限公司的HK模塊，隔離輸出3.3V,給MCU系統供電。

　　這樣，利用金升陽的HK模塊及數字隔離電路，即可實現兩線制儀表與PLC系統的電氣隔離，避免了因地電勢影響造成的系統測量誤差及設備損毀，進一步提升了系統的可靠性。

　　可選擇的金升陽HK模塊型號如下表：

　　在電路設計中，要充分考慮MCU系統的低功耗設計。盡量選用低功耗MCU，在滿足采樣速率的前提下，盡量降低MCU的工作頻率，這樣可以大大降低MCU的功耗，一般情況下，兩線制儀表中的MCU只需3.3V 1mA功率即可。

　　一般情況下，HK模塊輸入端并接的二極管穩壓值越高，HK能夠提供的輸出功率越大。為最大限度地延長兩線制信號的傳輸距離，在滿足MCU所需功耗的前提下，盡量選擇穩壓值低一些的穩壓二極管，作為HK模塊的輸入電壓。對于列表中沒有的輸入電壓，可以向廣州金升陽科技有限公司訂制。

　　四、總結

　　采用廣州金升陽科技有限公司的HK模塊，可以實現兩線制信號的隔離傳輸，消除地電勢差異對系統測試造成的誤差及共模信號對端口器件可能造成的影響，為工控現場的信號傳輸方式提供了一種新的更好的選擇。

　　當然，對于非隔離應用的場合，如MCU需要稍高的工作頻率，而電流環DAC芯片無法提供足夠能量時，也可以考慮采用類似圖二的取電電路來提供額外的能量，本文不再贅述。

　　廣州金升陽科技有限公司的HK在線取電模塊，在2012年的專利電路基礎上作了進一步創新，提高了HK模塊的電源轉換效率，相信可以滿足兩線制儀表的更高的電源需求。

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