数据采集前端电源解决方案———数据采集前端电源解决方案

［编辑简介］：针对数据通讯速率和数据采集精度的不同需求，本文提出两种适用于CAN-bus、RS-485、RS-232通讯的隔离电源方案。分别结合电路框图对工作原理和器件的选型进行了简要说明。［摘要］：在低速数据通讯和低精度数据采集场合，对隔离电源的要求较低，可采用定压输入隔离非稳压电源模块。如隔离CAN-bus通讯、隔离RS-485通讯、隔离RS-232通讯、低速AD前端等。［关键词］：数据采集 精度 隔离电源在低速数据通讯和低精度数据采集场合，对隔离电源的要求较低，可采用定压输入隔离非稳压电源模块。如隔离CAN-bus通讯、隔离RS-485通讯、隔离RS-232通讯、低速AD前端等。1. 方案推荐一：低速、低精度数据采集系统数据采集一般分为模拟量输入AI、模拟量输出AO、数字量输出DO、数字量输入DI，数据采集的前端离不开电源及电气上的隔离。在实际的应用中，数据采集电路经常会受到静电、浪涌等干扰，导致系统工作不稳定或者更本无法工作，因此，一般采用隔离措施，让输入、输出之间无任何电气上的连接，将干扰隔离在系统前端。定压输入隔离非稳压输出的模块，转换效率高达81% ，采用标准的小型SIP、DIP封装，体积小巧，外壳及材料符合UL94V-0标准，隔离电压有1000VDC、3000VDC、6000VDC等多种隔离电压等级，单路或多路输出、具有完整的系列产品，可适用不同的输入和输出电压电压要求，广泛应用于RS232、RS485/422、CAN-bus等隔离通讯接口，大功率IGBT驱动，纯数字电路等场合。其内部电路框图如图1.1所示。
图1.1 定压输入隔离非稳压模块的内部框图简单的应用示例如图1.2所示，使用ZY0505BLS-1W模块，输入电源由系统提供，输出电源供给模拟前端电路。当然，隔离时还需结合电气上的隔离，如用光耦、磁隔离进行电气隔离等。使用隔离电源模块后，在做诸如“快速瞬变脉冲群”、“静电”等EMC测试时，其测试级别比不加隔离措施的电路有明显提高。
图1.2 定压输入隔离非稳压模块在低速数据采集场合的典型应用2. 方案推荐二：高速、高精度数据采集系统对于低精度、低速的数据采集场合，可以采用不带稳压的隔离电源模块。但对于高精度、高速度数据采集场合，不稳压电源模块由于输出电压精度差、尖峰噪声大等特点，容易造成采集数据错误或者误差很大等现象，严重影响采集的真实性。针对这种高精度、高速度的采集场合，可使用带稳压输出的电源模块。稳压系列DC-DC隔离转换器，输出电压精度高（典型值±5%以内），负载调节率<0.5%，瞬态响应快，输出纹波和噪声极低，电磁兼容性好，国际标准引脚方式，UL94-V0阻燃封装，自然冷却，无需外加散热片，无需外加元件可直接使用。电路结构：开环系统 + LDO线性稳压器。广泛应用于高速、高精度A/D、D/A电路、信号采样电路，医学仪器仪表等。其内部框图如图2.1所示。
图 2.1 定压输入稳压输出系列模块内部框图应用示例图如图2.2示，电源模块采用定压输入隔离稳压输出系列，如ZY0505IBS-1W。电源输入加共模扼流圈，防止模块内部的开关噪身反串到输入电源的“地”上，影响采集的精度和系统的稳定性。