正常运行时间和隔离之间的连接

已经有一段时间了，自动化世界一直在编写关于自动化的未来将如何遵守嵌入层的发展（请参阅底部的链接到最近的一些文章中的底部）。这些文章主要集中在现代微处理器的能力和他们带来所有类型的自动化设备的扩展可能性。

我们尚未遵循众多程度的一个方面 - 但它发生在嵌入式层中作为微处理器的电力 - 是隔离的。隔离是通过变压器，电容器，光耦合器或其他装置从另一个电路的一部分的物理分离，以防止直流和不希望的交流电流在允许信号和电力传输的同时在系统的不同部分之间通过。基本上，隔离可确保自动化装置，如传感器，执行器，电机，机器人，控制单元和其他工厂设备免受电源不规则性的保护，并从信号干扰屏蔽，以便可靠地运行。

Mark Morgan, technologist and CTO of Advanced Development atTexas Instruments说：“在最重要的[集成电路（IC）]中，创新是使用集成电容作为分离器中的分离器，该分离器在多芯片模块中包装。使用这种隔离产品，系统制造商可以为电源，通信和控制创造更好的保护电路。这些系统又帮助在整个工厂地板中分配智能自动化，提高了更高的质量，成本控制和能源效率，以及工人的生产力和安全性增加。“

通过隔离保护自动化设备对您的工厂的正常运行时间至关重要，因为在线电源上运行的设备“可能受到高压浪涌和极端瞬态尖峰，”米兰米兰，意大利米兰的德克萨斯乐器设计中心Giovanni Frattini说，Giovanni Frattini说。“当重型设备（如电机，开机或变化负载）时，可能会发生线路电压中断;而电子噪声可以干扰控制电路中的信号，可能导致操作问题。除了从外部进入系统外，噪声也可能来自内部，因此隔离必须防止噪声反馈以及进入。“

要解决智能传感器和可编程逻辑控制器（PLC）等自动化设备中的隔离问题需要从隔离元件以及更小的尺寸的强大性能组合。“小型脚印传感器越来越多地融入温度，水分，振动，化学等类型的控制方法中，”摩根说。“在这些系统中，低电流电路必须隔离高频微控制器和无线传输，以及对外部条件进行外部条件的感测元件（参见”具有隔离“图形的传感器）。

摩根指出，PLC的孤立问题涉及其用来调节工厂地板上的多个单位以及网络到工厂办公室。通过所有这些系统在多个电压电平上运行，在更多的通道中仍有持续的要求，以便在相同空间中更大的操作控制。此外，PLC背板中的新高速通信需要降低的信号延迟，以获得更大的带宽。隔离允许这些复杂的系统在没有相互干扰的情况下运行，如“PLC的隔离”图形所示。

根据摩根的说法，今天的挑战是找到更有效的方法来重新旋转传统上庞大的隔离组件并将它们集成在芯片上，同时提高信号带宽和降低延迟。“小型化组件，同时提高其特征是本身的困难目标，但集成也介绍了IC封装的相同的电源和信号干扰，这意味着被隔离器远离隔离器，”他说。

此问题在很大程度上正在使用电容器来解决。Frattini说，“用作隔离器的各种部件，电容器是最直接的集成。用于将电容器集成在硅管芯上的技术得到很好地理解，并且提供片上绝缘层的二氧化硅是优异的电介质。然而，可操作的速度仍然需要在高频电路之间隔离，这些高频电路仅通过使用单独的芯片来实现。“

The solution, says Frattini is a multi-chip module (MCM), where “high-frequency circuitry resides on one chip and lower-frequency circuitry on the other. Bond wires between the two devices connect to capacitive pads that isolate incoming signals before relaying them to internal circuitry.”

Texas Instruments’ ISO78xx multichannel digital isolators是最近引入的IC产品的一个例子，它使用该技术提供基于电容的增强隔离。这些多通道数字隔离器可为高达8000伏的峰值和传输速度提供保护，每秒高达100兆位。

“MCMs like these save space and provide reinforced isolation that meets industrial specifications,” says Morgan.

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