4-20mA电流环隔离接口芯片IDC3516的应用分析

在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰;第二，传输线的分布电阻会产生电压降;第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，比较理想的解决方案是，对各个有电连接的设备，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距离的模拟信号，一般经验是，传输距离超过10米，就需要对此电流信号进行隔离。

IDC3516 4-20mA电流环隔离接口芯片

IDC3516系列4-20mA电流环隔离接口芯片是单片两线制隔离接口芯片，该芯片内部包含有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，并且具有很宽的输入输出爬电距离，其可以承受2500VAC绝缘耐压。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。

图1 IDC3516内部原理图

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，只需外加几支保护和调节用元件。图2所示的是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1u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。

图2 IDC3516芯片接线原理图

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，其具体体现在输入端电压降上。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)。

图3 IDC3516芯片输入特性曲线

结语

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