4～20mA电流环隔离接口芯片IDC3516的应用

摘  要：本文对工业现场的接地干扰作了简单分析，并介绍了一种无源4~20mA电流环路隔离芯片，对该芯片的应用方法作了详细说明。
关键词：电流环；4~20mA；隔离芯片

引言
    在工业现场，在距离较远的电气设备、仪表之间进行信号传输时，往往存在干扰，造成系统不稳定甚至误操作。除系统内、外部干扰影响外，还有一个十分重要的原因就是各种仪器设备的接地处理问题。一般情况下，设备外壳需要接大地，电路系统也要有公共参考地。但是，由于各仪表设备的参考点之间存在电势差，因而形成接地环路，由于地线环流会带来共模及差模噪声及干扰，常常造成系统不能正常工作。

    一个理想的解决方案是，对设备进行电气隔离，这样，原本相互联接的地线网络变为相互独立的单元，相互之间的干扰也将大大减小。

    在工业自动化控制系统，及仪器仪表、传感器应用中，广泛采用4~20mA电流来传输控制、检测信号。由于4~20mA电流环路抗干扰能力强，线路简单，可用来传输几十甚至几百米长的模拟信号。一般情况下，传输距离超过10米，就需要对电流信号进行隔离。

IDC3516电流环隔离接口芯片
    IDC3516是单片两线制隔离接口芯片，该芯片内部包含一个电流信号调制电路，磁电耦合隔离变换电路及解调电路，通过磁路耦合，使能量从输入线传递到输出侧，同时不需要直接电的连接。IDC3516非线性度典型值为0.2%，温漂系数为100ppm，适合于绝大多数工业控制、测量场合。该芯片输入信号为4~20mA，经过隔离后输出4~20mA信号。该芯片的输入等效电阻小，线性度高，并具有很宽的输入/输出爬电距离，图1是IDC3516的内部原理图。其中，引脚24为输入电流信号流入端，引脚23为输入电流信号流出端，引脚22、21分别为零点及满度调节电位器接入端，引脚11、10为输出电流流出、流入端。

IDC3516 应用电路
    由于将全部功能集成在芯片内部，IDC3516使用非常方便，在实际应用中，只需要外加几个保护和调节用元件。图2所示为IDC3516系列芯片的典型接线原理图，引脚22、23之间连接的电位器RADJ1，用于调节输入电流Ii与输出电流Io的比例，引脚21、22之间连接的可变电阻RADJ2为输出电流Io的偏置调节电阻。D1、D2为限幅稳压管，用于线路浪涌电压、雷击强干扰的保护，F1、F2为自恢复保险，用于线路中过电流的保护。C1、C2是滤波电容，一般可选用1mF瓷片电容，可滤除高频差模干扰，减小输入、输出信号脉动成分。　

    由于在信号传输中，芯片内部需要消耗一部分能量，因此，该芯片的输出信号功率总是要小于输入功率，具体体现在输入端的电压降上。图3是该芯片输入特性曲线，其输出侧所带负载为250Ω，可见在这种情况下，信号源需要有足够的驱动能力(＞14V)。

结语
    4~20mA电流环隔离接口芯片IDC3516接线电路简单，使用方便，可广泛用于自动控制，仪器仪表，传感器等长线传输的工业现场。