Serie Digitalisolatoren Unsere Isolationsfrage – Optokoppler oder Digitalisolator?

Entwickelt man eine robuste Isolation, muss man viele Annahmen machen und Kompromisse bei Stromaufnahme und Geschwindigkeiten eingehen. Wir erörtern einige Anwendungsbeispiele der Techniken.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

TRACO ELECTRONIC GMBH

Maxim Integrated Products GmbH

Die Isolationstechnik ist ein entscheidender Bestandteil des Produktportfolios von Maxim Integrated für Kommunikationsprodukte im Bereich industrieller und medizinischer Geräte.

Bildergalerie

Das Portfolio an RS485-Transceiverprodukten wird in drei Schutzstufen angeboten, nämlich mit einer einfachen passiven Isolation für Spannungen von ±60 V auf resistiver Grundlage, mit kapazitiver galvanischer Isolation für Isolationsspannungen von
±600 V_eff bis ±2,5 kV_eff und schließlich als Lösungen mit isolierten Stromversorgungs- und Datenleitungen.

Letztere nutzen traditionelle Optokoppler mit integrierten Leistungsübertragern und erzielen eine Energieeffizienz von über 60% sowie eine galvanische Isolation bis zu ±1,6 kV_eff. Abhängig von den Anforderungen der jeweiligen Applikation hat jeder Isolationstyp seine Vorteile.

Analoger Hochvolt-Prozess für Isolationsprodukte

Dank seiner Stärken im Bereich der analogen Prozesstechnologie war Maxim in der Lage, einen Hochvolt-Prozess zu entwickeln, mit dem sich die Leistungsfähigkeit von Isolationsprodukten optimieren lässt.

Hierzu wurde der elementare Gate-Level-Baustein so modifiziert, dass er ebenso hohe Gleichtaktspannungen verkraftet wie die passiven, für bis zu ±60 V ausgelegten RS485-Isolationsprodukte. Hierzu zählt der MAX3158, der beispielsweise in Selbstbedienungs-POS-Scannern zum Einsatz kommt, um für eine sichere Kommunikation zu sorgen und die Bauteile vor kleineren Massepotenzialdifferenzen zu schützen.

Um sekundäre Isolationsanforderungen geht es beispielsweise häufig in speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Die verschiedenen analogen und digitalen E/A-Karten, die in die Backplanes dieser Systeme eingesteckt werden, verlangen isolierte Datenleitungen mit einer Isolationsspannung von 500 bis 2500 V_eff.

Bei diesen sekundären Isolationsanwendungen ist weder die Sicherheit von Menschen in Gefahr noch muss unter allen Umständen die Arbeitsspannung aufrecht erhalten werden. In erster Linie geht es vielmehr darum, die empfindliche, für Kleinspannung ausgelegte Elektronik zu schützen und für eine betriebssichere Kommunikation zwischen der Backplane und den analogen und digitalen E/A-Modulen zu sorgen.

Galvanische Isolation bis 600 V auf monolithischem Chip

Der MAX14850 ist das erste Produkt, das auf einem einzigen monolithischen Chip eine galvanische Isolation von 600 V_eff bietet. Diese neue Technik ist das Resultat eines von Maxim entwickelten, Hochvoltprozesses, der eine höhere Kanaldichte zulässt und darüber hinaus die Integration weiterer analoger und digitaler E/A-Funktionen erlaubt.

Hierdurch wird das Potenzial für dicht bestückte, platzsparende Lösungen geschaffen, die den Trend der Industrie zur Mikro-SPS unterstützen.

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