今年早些時(shí)候，Maxim 工業(yè)通信團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品經(jīng)理 Andrew Smith 在博客中寫道：“這些工業(yè)通信 IC 是老產(chǎn)品，但卻是好產(chǎn)品，有充分的理由。” 他的觀點(diǎn)是，創(chuàng)新不僅關(guān)乎最新最好的產(chǎn)品，而且還體現(xiàn)在創(chuàng)造經(jīng)久不衰的產(chǎn)品，并持續(xù)滿足多年的新興需求。在他的帖子中，Smith 強(qiáng)調(diào)了幾種接口和信號(hào)路由 IC，它們繼續(xù)幫助工程師簡(jiǎn)化他們的設(shè)計(jì)、降低成本和小型化他們的最終產(chǎn)品。

還有更多符合此要求的工業(yè)通信解決方案。在這篇文章中，我將指出一些您可能希望為您的下一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)考慮的內(nèi)容。

使用隔離式 ADC 簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路

對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，使用低壓微控制器來測(cè)量高壓（12V 至 300V）和電流變得很有價(jià)值。例如，您可以檢查不穩(wěn)定的交流或直流電源，并最終保護(hù)設(shè)備免受浪涌和過載的影響。要將高壓電路連接到低壓電路，您確實(shí)需要在接口處放置一個(gè)隔離電路塊。這高壓現(xiàn)場(chǎng)側(cè)和低壓邏輯側(cè)電路之間的電流隔離提供了一種避免兩側(cè)之間直接傳導(dǎo)路徑的方法，從而防止電流通過設(shè)備的操作人員意外到達(dá)地面。這種隔離還可以防止在兩側(cè)之間傳播噪聲和接地回路。傳統(tǒng)的分立式隔離方法依靠變壓器來實(shí)現(xiàn)電源隔離，而光耦合器（或數(shù)字隔離器）則依賴于數(shù)據(jù)隔離屏障。但是，這種方法確實(shí)需要大量空間，并且實(shí)施起來成本很高。

MAX14001 / MAX14002隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）在單個(gè)封裝中提供現(xiàn)場(chǎng)側(cè)和隔離電路。該器件將單通道、10 位逐次逼近寄存器 （SAR） ADC 與 CMOS 電容數(shù)字隔離電路結(jié)合在一起，可通過電容電介質(zhì)在兩個(gè)電隔離域之間準(zhǔn)確傳輸數(shù)字信號(hào)。這導(dǎo)致 3.75kV RMS高壓現(xiàn)場(chǎng)側(cè)和低壓比較器輸出/SPI（邏輯）側(cè)之間的集成隔離。由于它有一個(gè)集成的、隔離的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器來為所有現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電路供電，因此即使沒有任何輸入信號(hào)也可以運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)側(cè)診斷。該器件有助于簡(jiǎn)化電源布線并滿足空間限制要求。MAX14001PBM外圍模塊提供評(píng)估 MAX14001 所需的硬件，以測(cè)量?jī)蓚€(gè)通道的數(shù)據(jù)、線路電壓和負(fù)載電流。一條簡(jiǎn)單的 USB 電纜提供所有電源和通信。

使用低功耗 AFE 實(shí)現(xiàn) 4-20A 發(fā)射器

4-20mA 電流環(huán)路是過程控制應(yīng)用中傳輸過程信息的主要模擬信號(hào)。它的可靠性源于電流在整個(gè)回路中保持不變的事實(shí)。配置和連接也相當(dāng)簡(jiǎn)單。然而，其成本和復(fù)雜性受到電壓降和必須監(jiān)控的過程變量數(shù)量的影響。更多的過程變量需要實(shí)現(xiàn)更多的回路，而這反過來又要求對(duì)獨(dú)立回路進(jìn)行適當(dāng)?shù)母綦x，以防止接地回路出現(xiàn)問題。電流回路包括一個(gè)傳感器變送器，用于將其傳感器的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)（4mA 到 20mA 之間）。有2 線、3 線和 4 線傳感器變送器配置，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

MAX12900是一款超低功耗、高度集成的模擬前端 （AFE），可實(shí)現(xiàn) 4-20mA 傳感器發(fā)送器。該器件將來自沒有專用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 輸出的微控制器的脈寬調(diào)制 （PWM） 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有 2 線、3 線或 4 線配置的 4-20mA 環(huán)路上的電流信號(hào)。它可用于測(cè)量壓力、溫度、流量和其他參數(shù)的傳感器變送器。與傳統(tǒng)解決方案相比，MAX12900 可節(jié)省高達(dá) 50% 的功耗（最大工作電流為 250μA），非常精確，并通過將 10 個(gè)構(gòu)建塊集成到 5mm x 5mm 封裝中來幫助簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。MAXREFDES1161 #參考設(shè)計(jì)為使用 MAX12900 進(jìn)行快速簡(jiǎn)單的原型設(shè)計(jì)提供了一個(gè)平臺(tái)。參考設(shè)計(jì)包括顯示 IC 準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性的測(cè)試數(shù)據(jù)。您還可以從應(yīng)用筆記“如何使用 MAX12900 實(shí)現(xiàn) 4-20mA 發(fā)送器”中了解更多信息。

通過電流隔離改善通信

樓宇自動(dòng)化、開關(guān)設(shè)備和工業(yè)控制等工業(yè)應(yīng)用都可以從集成保護(hù)中受益，從而實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的通信。改善通信和安全性的一種方法是在設(shè)備的 CAN 協(xié)議控制器端與收發(fā)器的 CAN 網(wǎng)絡(luò)電纜端/總線端的物理線之間集成電流隔離。這種隔離是有益的，因?yàn)樗蚱屏私拥鼗芈凡p少了端口之間接地電位差異很大的噪聲。

MAX14882 5kV RMS隔離高速CAN收發(fā)器提供這種電流隔離。其集成變壓器驅(qū)動(dòng)器和 LDO 可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的隔離電源設(shè)計(jì)。IC 的極性反轉(zhuǎn)功能簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)控制器、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)和背板總線等終端產(chǎn)品的安裝。該器件的 CANH 和 CANL I/O 具有高達(dá) ±54V 的容錯(cuò)能力，并受到高達(dá) ±15kV 的對(duì)總線側(cè) GNDB 的靜電放電 （ESD） 保護(hù)（由人體模型指定）。

總之，隨著時(shí)間的推移，有些事情會(huì)變得越來越好。葡萄酒、一條好牛仔褲，以及這些經(jīng)過驗(yàn)證的工業(yè)通信 IC，用于您的工業(yè)設(shè)計(jì)。

審核編輯：郭婷