Изолирующий усилитель HJ5B40

　　Компания Hangjing Microelectronics успешно разработала изоляционный усилитель, превосходящий импортный аналог 5B40

В современных электронных измерениях инженерам часто приходится получать высоконадежные и высокоточные данные о физической величине (например, ток, напряжение и их изменения) в крайне сложной электромагнитной среде (например, магнитное поле, создаваемое кабелями при больших токах). Измеряемая физическая величина обычно мала и сопровождается значительными помехами. Например, очень высокое напряжение синфазной помехи (CMV), сильные электромагнитные помехи (EMI) и быстропеременные помехи (dV/dt или dI/dt). Если эти проблемы с помехами не будут эффективно решены, точность измерений снизится, а надежность и безопасность системы окажутся под угрозой.

　　Это можно описать с помощью следующей диаграммы анализа помех:

　　Диаграмма анализа помех

　　Для решения этих проблем инженеры, естественно, выбирают изолирующие усилительные цепи. Эта цепь должна обладать хорошими характеристиками электромагнитной совместимости (EMC), стойкостью к пробою при высоком напряжении синфазной помехи (CMV) и иммунитетом к синфазным переходным процессам (CMTI), иначе обработка будет неполной.

　　EMC: способность оборудования или системы работать в соответствии с требованиями в своей электромагнитной среде и не создавать недопустимых электромагнитных помех для любого оборудования в этой среде. Включает в себя электромагнитные помехи (EMI) (помехи электронных компонентов на окружающую среду) и электромагнитную стойкость (EMS) (взаимодействие электромагнитных волн с электронными компонентами).

　　CMV: среднее значение фазного напряжения между каждым проводником и заданной точкой отсчета.

　　CMTI: минимальное значение скорости нарастания или спада dV/dt, необходимое для того, чтобы переходный процесс прошел через изоляционный слой и нарушил состояние выходного сигнала драйвера.

　　Принципы проектирования и состав изолирующих усилительных цепей различны. Подходы к обработке вышеупомянутых трех факторов также различаются, что приводит к ограниченной адаптивности продукта. Компания Hangjing Microelectronics, полностью понимая контекст применения изоляционных усилителей, с учетом передового зарубежного опыта, опираясь на опыт команды в области преобразования энергии, модуляции/демодуляции, аналогового PID и т.д., усовершенствовала технологию микроэлектронной изоляции и успешно разработала модуль изоляционного усилителя HJ5B40, аналогичный импортному 5B40. Он полностью совместим по выводам с зарубежными аналогами; его размер составляет половину размера зарубежных аналогов; напряжение изоляции составляет 3800 В, что выше, чем у зарубежных аналогов; параметры CMTI также превосходят зарубежные аналоги.

Изоляционный усилитель HJ5B40

　 1. Обзор

　　HJ5B40 — это специализированный операционный усилитель, который разрывает контур заземления, изолируя цепи питания, входа и выхода. Этот продукт предназначен для изоляции и усиления слабых сигналов в сложной электромагнитной среде, обеспечивая высоконадежное и высокоточное преобразование сигналов от -100 мВ до +100 мВ в выходной сигнал от -5 В до +5 В в сложных электромагнитных условиях. Коэффициент усиления по контуру задается внутренними прецизионными резисторами и составляет 50 (коэффициент усиления по контуру может быть изменен по запросу клиента). В дальнейшем по запросу клиента могут быть разработаны соответствующие продукты.

　　Особенности:

　　1. Газоизоляционное усиление слабого сигнала, подлежащего измерению

　　2. Питание от одного источника 5 В

　　3. Трехточечная система: земля питания PGND, земля сигнала SGND, земля выхода OGND

　　4. Высокая способность подавления синфазных переходных процессов (CMTI≥50 кВ/мкс)

　　5. Напряжение изоляции (CMV≥3800 В)

　　6. Функции поглощения, защиты и фильтрации импульсных помех

　　7. Полоса пропускания 10 кГц

　　8. Малые размеры и вес

　　9. Возможность сквозного вывода

2. Принцип работы изоляционного усилителя

　　Изоляционный усилитель HJ5B40 имеет один аналоговый входной канал, который усиливается, изолируется и преобразуется в аналоговый выходной сигнал высокого уровня. Выходное напряжение управляется логическим ключом, что позволяет модулям совместно использовать одну аналоговую шину без необходимости использования внешних мультиплексоров. Цепи питания, входа и выхода этого модуля полностью изолированы. Полная изоляция означает, что для правильной работы выхода не требуется никаких соединений между входом, выходом и общей шиной питания. Если требуется выходной сигнал, достаточно подключить вывод ENABLE к земле питания. Специальная RC-цепь на входе позволяет правильно измерять входные сигналы переменного/постоянного тока ±100 мВ без учета полярности. Входной сигнал обрабатывается широкополосным предварительным усилителем, а затем изолируется с одной стороны барьерного магнитного поля. После усиления входной сигнал изолируется с помощью высокочастотного несущего сигнала, изоляция осуществляется с помощью трансформаторной связи. Для подавления передачи синфазных импульсных помех или шумовых волн используется запатентованная технология компании Shaanxi Hangjing Microelectronics. Изолированный сигнал проходит через фильтр для удаления высокочастотного несущего сигнала, а введение аналогового PID повышает стабильность системы.

Принципиальная электрическая схема

3. Тип корпуса и назначение выводов

Назначение выводов приведено в таблице 1

4. Применение

　　HJ5B40 подходит для размещения вдали от объекта измерения. Однако в условиях сильной электромагнитной помехи рекомендуется использовать экранированную витую пару, а внешний экран подключать к PGND.

　　Если HJ5B40 расположен далеко от платы сбора данных, для обеспечения требуемого отношения сигнал/шум рекомендуется использовать стандартный ток 4-20 мА, а преобразование тока в напряжение выполнять на удаленном конце. Соответствующие продукты компании Hangjing Microelectronics: передатчик тока по токовому контуру HJU126B, трехпроводной высокоточный передатчик тока 4-20 мА/0-20 мА HJU0420 для высоких температур.

　　Сопутствующие товары

　　Трехконтактный изоляционный усилитель HJ278

　　Передатчик тока по токовому контуру HJU126B

　　Трехпроводной высокоточный передатчик тока 4-20 мА/0-20 мА HJU0420 для высоких температур