用過(guò)壓故障保護(hù)模擬開(kāi)關(guān)代替 分立保護(hù)器件

漏電流是高阻抗電路的主要誤差來(lái)源。任意漏電流都可能 產(chǎn)生顯著的測(cè)量誤差。

低電容和低電荷注入也對(duì)快速建立至關(guān)重要。這可使數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最大的數(shù)據(jù)吞吐量。

新型ADI故障保護(hù)開(kāi)關(guān)的漏電性能非常出色。正常工作時(shí)， 漏電流處于低nA范圍內(nèi)，這對(duì)在許多應(yīng)用中進(jìn)行精確測(cè)量至 關(guān)重要。

最重要的是，即使其中一條輸入通道處于故障狀態(tài)，防漏性 能依然十分出色。這意味著，在修復(fù)故障前，可繼續(xù)對(duì)其他 通道進(jìn)行測(cè)量，因而系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間得以縮短。ADG5248F 8:1 多路復(fù)用器的過(guò)電壓漏電流如圖8所示。

高阻抗系統(tǒng)的典型故障模式是在發(fā)生故障時(shí)使漏極輸出拉至供電軌。

圖8.ADG5248F 過(guò)電壓漏電流的溫度特性

故障診斷

大部分新型ADI故障保護(hù)開(kāi)關(guān)還采用了數(shù)字故障引腳。FF引腳是通用故障標(biāo)志，表示其中一條輸入通道處于故障狀態(tài)。 特殊故障引腳(或SF引腳)可用于診斷哪一路特定輸入處于 故障狀態(tài)。

這些引腳對(duì)在系統(tǒng)中進(jìn)行故障診斷非常有用。FF 引腳首先向用戶(hù)發(fā)出故障警告。隨后，用戶(hù)可輪詢(xún)數(shù)字輸入，然后SF 引腳將報(bào)出哪些特定開(kāi)關(guān)或通道處于故障狀態(tài)。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

故障保護(hù)開(kāi)關(guān)新型產(chǎn)品系列的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)如圖9所示。無(wú)論是 在確保精密信號(hào)鏈的出色模擬性能方面，還是在系統(tǒng)魯棒性 方面，該產(chǎn)品系列為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)都非常巨大。

圖9.ADI 故障保護(hù)開(kāi)關(guān)—特性和系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

與分立保護(hù)器件相比，其優(yōu)勢(shì)非常明顯，這些優(yōu)勢(shì)已在前文詳細(xì)說(shuō)明。專(zhuān)有高電壓工藝和新型開(kāi)關(guān)架構(gòu)還賦予了ADI故 障保護(hù)開(kāi)關(guān)新產(chǎn)品系列多項(xiàng)優(yōu)于同類(lèi)解決方案的優(yōu)勢(shì)。

業(yè)界領(lǐng)先的RON平坦度，非常適合精密測(cè)量

業(yè)界領(lǐng)先的故障漏電流，能夠在未受故障影響的其他通道上繼續(xù)工作(比同類(lèi)解決方案性能好10倍)

器件配備副故障電源，可實(shí)現(xiàn)精密故障閾值設(shè)定，同時(shí)還能維持出色的模擬開(kāi)關(guān)性能

適合系統(tǒng)故障診斷的智能故障標(biāo)志

應(yīng)用范例

圖10所示的第一個(gè)應(yīng)用范例是過(guò)程控制信號(hào)鏈，其中，微控制 器可監(jiān)控多個(gè)傳感器，例如RTD或熱電偶溫度傳感器、壓力傳 感器和濕度傳感器。在過(guò)程控制應(yīng)用中，傳感器可能連接在工 廠中一條非常長(zhǎng)的電纜上，整條電纜都有可能出現(xiàn)故障。

此范例采用的多路復(fù)用器是ADG5249F，該器件已針對(duì)低電 容和低漏電流進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于此類(lèi)小型信號(hào)傳感器測(cè)量應(yīng) 用，低漏電流非常重要。

模擬開(kāi)關(guān)采用±15 V電源，同時(shí)副故障電源設(shè)置為5 V和 GND，能夠保護(hù)下游PGA和ADC。

主傳感器信號(hào)通過(guò)多路復(fù)用器傳至PGA和ADC，而故障診斷 信息則直接發(fā)送至微控制器，用于在發(fā)生故障時(shí)提供中斷功 能。因此，用戶(hù)可收到故障狀況的警告，并確定哪些傳感器 發(fā)生故障。然后便可派出技術(shù)人員對(duì)故障進(jìn)行調(diào)試，必要時(shí) 可更換發(fā)生故障的傳感器或電纜。

得益于業(yè)界領(lǐng)先的低故障漏電流規(guī)格，當(dāng)其中一個(gè)傳感器故 障、正在等待更換時(shí)，其他傳感器可以繼續(xù)執(zhí)行監(jiān)控功能。 如果沒(méi)有這種低故障漏電流，一條通道發(fā)生故障可能導(dǎo)致所 有其他通道無(wú)法使用，故障被修復(fù)后才可重新使用。

圖10.過(guò)程控制應(yīng)用范例

圖11中的第二個(gè)應(yīng)用范例是數(shù)據(jù)采集信號(hào)鏈的一部分，其 中，ADG5462F通道保護(hù)器可增添額外的價(jià)值。在此范例中， PGA采用±15 V供電，而下游ADC則具有0 V至5 V的輸入信 號(hào)范圍。

通道保護(hù)器位于PGA 和ADC 之間。采用±15 V 作為主電源， 以獲得出色的導(dǎo)通電阻性能，而其副供電軌則采用0 V 和5 V 電壓。正常工作時(shí)，ADG5462F 允許信號(hào)通過(guò)，但會(huì)將PGA 的所有過(guò)電壓輸出箝位至0 V 和5 V 之間，以保護(hù)ADC。因 此，與前面的應(yīng)用范例一樣，目標(biāo)信號(hào)輸入范圍會(huì)在平坦的 RON 工作區(qū)域中。

圖11.數(shù)據(jù)采集應(yīng)用范例

總結(jié)

用具有過(guò)電壓保護(hù)功能的模擬開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器代替?zhèn)鹘y(tǒng) 分立保護(hù)器件可在精密信號(hào)鏈中提供多項(xiàng)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。除了節(jié) 省電路板空間外，代替分立器件的性能優(yōu)勢(shì)也非常明顯。

ADI公司提供多種具有過(guò)電壓保護(hù)功能的模擬開(kāi)關(guān)和多路復(fù) 用器。表1和表2列出了最新的故障保護(hù)器件產(chǎn)品系列。這些 產(chǎn)品系列采用專(zhuān)有的高電壓和防閂鎖工藝打造而成，能夠?yàn)?精密信號(hào)鏈提供業(yè)界領(lǐng)先的性能和特性。

產(chǎn)品系列匯總

表1.低導(dǎo)通電阻型故障保護(hù)開(kāi)關(guān) 產(chǎn)品 配置