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[参考译文] WEBENCH®︎工具/ISO224:使用 ISO224在没有任何直流电源的情况下进行交流电压感应

Guru**** 2762685 points

Other Parts Discussed in Thread: ISO224

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/909955/webench-tools-iso224-ac-voltage-sensing-without-any-dc-power-supply-using-iso224

器件型号:ISO224

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

你好

我正在尝试设计一个交流电压传感器、以读取加热器模块中不同点的电压。 此模块具有多个继电器、通过感应电压、我可以了解在给定时间点哪个继电器处于开启状态。 我需要实际的模拟电压读数。 仅仅知道继电器是否打开并不是我要寻找的。 电压范围为24VAC 至120VAC。   

我在 KICAD 中附加了原理图、在 Tina 中附加了仿真。 我想我已经接近了、但缺少一些东西。 我需要帮助的内容如下:

如何读取输出:我了解 ISO224的输出将大约是 VDD2的一半。 这仍将采用交流形式、5V VDD2的直流失调电压为2.5V、对吧? 然后、我必须通过二极管和电容器对该输出进行整流、并通过 ADC 进行读取。 但仿真不起作用。 我尝试了多种方法来进行整流(仅二极管、超级二极管、单位增益运算放大器)、但仍然不幸运。 我的假设是否有误?

如何为 ISO224供电: 这里没有任何直流电压。 我有一个降压变压器和一个桥式整流器来获得17V 直流电源。 该电源用于为我的物联网设备供电。 我将使用该物联网器件的 ADC 来读取交流电压。 因此、ISO224的输出应以该物联网器件的接地端为基准。 因此、我使用5V 稳压器从17V 获取5V 电压。 这就是 VDD2和物联网器件具有相同接地的原因。  

由于 ISO224有两个不同的接地端、我不确定我的电路有多精确。 我非常希望就此提出第二个意见。  

 e2e.ti.com/.../ISO224_5F00_AC-Transfer-_2D00_-autosave-20_2D00_05_2D00_30-01_5F00_54.TSC

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    您好!

    ISO224文档部分、特别是本文档: https://www.ti.com/lit/an/sbaa299/sbaa299.pdf?ts=1591023593166

    可以帮助您更好地了解 ISO224的输出。 我明白为什么需要进行整流。 首选方法是使用全差分输入 ADC、执行差分至单端转换也是有效的。 技术文档下提供了电路指导手册、详细介绍了这一点。  

    GND1节点应以输入电压相同的节点为基准、在您的情况下为中性节点。 高侧电源 VDD1也应来自该节点。 您的原理图看起来 VDD1电源来自低侧、这是不正确的。 但是、这并不能解释为什么仿真没有运行。   

    我建议使用一个原理图(如所附)来仿真具有理想电源的信号链、并使用另一个原理图来仿真电源电路、然后尝试将它们拼接在一起。  

    e2e.ti.com/.../ISO224_5F00_TLV9002_5F00_ADS7142_5F00_Transient.TSC

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    你好

    对于4V 输入至差分运算放大器、该电阻器的值非常高。 因此、4.7u 电容是不够的。 我必须提高很多才能看到整流。 一旦我将电阻器降低到220欧姆、我就得到了预期的输出。 我已将屏幕截图附加到此邮件中。 我有几个后续问题:

    ISO224的最大输入。 RMS 电压是12V 还是峰峰值。 我的输入为120V RMS、因此峰值为170。 我需要知道哪个芯片、这样我就不会炸薯条了。 我将相应地调整我的电阻器。  

    输出将处于交流状态。 我需要对其进行校正、以便我的 ADC 读取它。 我能否只使用桥式整流器(MDB6S)来实现这一目的、而不是使用差动运算放大器? 我担心运算放大器饱和、桥式整流器也不需要电源。   

    我知道 GND1必须是中性的。 我在原理图中将 GND1连接到了中性点。 但是、热线的电压为120 VAC、远高于 ISO224。 这就是我对变压器的输出进行整流以获得 VDD1的原因。 您是否建议我纠正 R2电阻器上的电压? 该电压将以中性点作为其接地。  

     谢谢你  

    变阻器

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    你好  

    数据表显示、VDD1的隔离式5V 电源。 这就是我对变压器12Vac 的输出进行整流的原因。 实现该电路的挑战在于找到运算放大器的接地和电源。 我是否应该整流 R2上的电压并将其提供给 VDD1?

    谢谢你  

    变阻器

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    尊敬的 Varun:

    参考原始帖子中的第一个原理图:

    1、不需要使用电容器 C3、将其短路、因为 C2的负极仍应连接到 GND1。

    2.可能需要增大 C2的尺寸以提供更稳定的电压。

    3.确认两个次级变压器线圈之间的隔离等级对于您的应用而言足够高。

    4.为什么需要将 ISO224的交流输出转换为直流电压? ADC 的交流输入为何会成为问题?  

    4A。 ISO224的正输出、运算放大器的正输入偏置为 GND。 这可能无法与单极运算放大器一起正常工作、因为通常需要从电源获得一些余量。 我建议使用双极功率运算放大器或添加一些缓冲电压(例如1V)作为偏置。  

    ISO224的输入为+/-12V 峰值电压。  

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    您好!  

    1.我删除了一堆我觉得不必要的东西。  我已将新的 sch 附加到该消息中。  

    2.我会把它增加到100uF。  

    3、就是这样。 变压器的隔离额定值为2500V RMS。 制造商部件号 F24-800-C2  

    我的物联网设备的 ADC 只能稳定地读取直流电压。 如果我提供交流电、它将在交流电(而不是整流器)时读取 pk 到 pk 之间的任何电压。  

    4A。 我看到你说什么。 ISO224输出将在-3至+3V 范围内变化。 负极部分将饱和、因为 V-连接到 GND2。 (很好的收获)。  

    如果我使用双极运算放大器、我将 Vref 连接到 GND2、VS+连接到+5V。 我这里没有针对 VS-的-5V 电压。 您是否建议将 IOS224的 OUTN 连接到 VS-?

    如果我使用缓冲器电压、缓冲器电压不应该是4V? (ISO224的 OUTN 将低至-4V)

    我的问题:如何在此处获取 VDD1? 我没有任何直流电源。 当我尝试校正变压器12V 交流的次级绕组时、您说不是。 我是否应该使用另一个与 R2串联的电阻器并纠正其上的压降? (请参阅随附的原理图)

    谢谢你  

    变阻器  

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    尊敬的 Varun:

    我认为您用于为 ISO224供电的次级绕组存在一些困惑。  按照您最初绘制的方式、您通过电容器将引脚8连接到 GNDA。  如果您将 XFMR 引脚8连接到 AGND、并将二极管(阳极)连接到引脚7、阴极侧的电容为4.7uF、则可以正常工作。  您可能需要对负载和电容器大小进行一些实验、以保持纹波受到控制。  您也可以使用另一个次级上的整流器。   

    在差分到单端级上、您实际上无需尝试进行纠正、您的 ADC 应该能够处理从放大器发出的正弦波。  ISO224的输出实际上不会低于接地、它是差分信号、但输出电平会转换为2.5V 的共模点、因此 VOUTp 和 VOUTn 都在0、5和4.5V 之间摆动(请参阅图45)