[参考译文] 如何为隔离式模拟4-20mA 回路输入提供 IEC 61000-4保护

您好、Peter、
感谢您的提问。 我们的团队将在周一进一步了解这一点、然后为您提供更详细的答案。 同时、我将查看 ISO1211及其相关技术文档(查看 ISO1211产品文件夹的技术文档选项卡)。
此致、
Dan

Peter、

您是指我们的 ISO121x 产品吗？ 如果是、您是否考虑使用 TVS 二极管来帮助防止电荷累积？ 对于该图、L1可以是感应引脚、L2可以是 FGND 引脚、"接地"可以是保护性接地。

尊敬的、

Lucas Schulte

HELO Lucas、

感谢您的回答。  非常感谢。  我担心的是、TVS 二极管基本上是对隔离电路进行"去隔离"。  我希望隔离电路有三个原因、如下所示：

1. 为使系统在安装系统时能够在很大程度上避免传感器接线错误，

2. 为了使其不受不同的保护地球电势的影响，因为我们的一些传感器将位于相当远的距离处，并且位于由不同配电变压器供电的设施部分，

3. 防止接地回路。

在 L1、L2和保护性接地之间放置 TVS 二极管是否违反上述1和2、甚至在某种程度上违反3？

我是个新手、请多多包涵。

此致、

Peter

Peter、

您是否在寻找特定的数字隔离器？ 例如、如果您查看的是使用 ISO1212、则数据表的9.2.1.2.5节介绍了如何在典型应用中处理 EFT。 我们的 ISO121x 系列器件用于隔离4-20mA 电流环路中的数字信号。

TVS 二极管在正常运行期间表现为开路、不应考虑接地环路。

尊敬的、
卢卡斯

您好 Lucas、

我的电流环路用于模拟传感器、而不是开关、因此我的数据是模拟而不是数字的。 我感应的温度和压力都优于0.4%、分辨率约为8位、并为噪声防护增加了2位、ENOB 约为8.3位时达到10位。 因此、ISO121x 系列不适合我。

该设计具有一个现场侧模数转换器(实际上是一个高达12位的 ADC 以提供可编程性)、电流环路和模数转换器由24伏直流/直流转换器供电、后者通过线性稳压器供电。 我已经为环路和上电及相关电路添加了限流器。 上的输出是通过数字隔离器连接到主处理器的 SPI。

我在将 TVS 二极管用于 PE 时遇到的问题是：

1.安装人员可能无意中将24伏电压直接连接到信号输入端，因此必须对 TVS 二极管进行额定处理；
2.传感器和电路处的 PE 接地端可能存在电势差，如果传感器与传感器处的 PE 短路，则会导致问题；及
3.将来我们可能会使用由外部电源供电的传感器，这会令人震惊地显示不同的接地电位、不同的 PE 电位等可能存在的问题 这很难进行故障排除。

我可能是要找不可能的，但我必须要问。

此致、

Peter

Peter、

遗憾的是、我们在该论坛上的专长是数字隔离、但我将尽最大努力帮助您、并通知模拟应用专家。 选择 TVS 二极管时、其击穿电压应高于正常运行期间发生的任何情况。 因此、当引入24V 电压时、击穿电压为60V 的 TVS 不会触发。

尊敬的、
卢卡斯

Peter、

您的系统是否与上图类似？ 如果是、我建议将 ISO77xx 系列器件用于绿色块、因为它在我们的数字隔离器产品系列中具有出色的 EFT 性能。 此外、您正在寻求什么 EFT 通过标准、例如 A 类或 B 类？ 此外、隔离器将不需要放气电阻器。

尊敬的、

卢卡斯

您好 Lucas、

是的、我的系统中让我感到困扰的部分是图右上角的蓝色框。 尤其是红色箭头所示的保护以及蓝色箭头所示的隔离电源和隔离栅的隔离电容。

问题如下：

如果我没有在输入保护中提供接地保护路径(红色箭头)、 然后、瞬变会将隔离电源和隔离栅的隔离电容充电至不可接受的水平、因为没有放电该电容的路径(我正在寻找 EFT、ESD 和浪涌达到4级 B 类或更高水平的电流)。 组合电容的额定值必须满足该要求、而我选择的隔离式电源模块的电容将不会处理该电平(完全冲击电势)。
如果我确实提供了一条通往保护性接地的路径、我就超出了隔离范围。 电流环路两端可能存在接地环路以及与不同 PE 电势相关的问题。

我不知道如何解决这个问题。 对于上面的方法2、也许可以通过使用高值泄放电阻器来缓解上面方法1的问题。 你的想法、可以吗？

在 TVS 二极管前面添加瞬态电流抑制器(TCS)或瞬态阻断单元(TBU)以限制瞬态电流不能解决此问题、因为：
我发现这些器件的耐受电压仅为40V、和
这不会解决电荷累积问题、而是减少电荷累积、从而在隔离电容上达到临界电压所需的时间更长。 在 IEC 61000-4-4测试期间、DUT 将每300毫秒接收75个2kV 脉冲(对于数据线、IEC 61000-4-4级别4)。 当 CISO = 120pF 时、CISO 两端的电压以每脉冲104伏(Q = CV)的电压上升、这意味着仅19个脉冲或大约3.8毫秒后、两端的电压将超过2kV。

您对如何解决此问题有什么想法吗？ 我现在感到很损失。

此致、

Peter