Изоляторы с магниторезисторами

December 12, 2010 by admin Комментировать »

Высокоскоростные цифровые изоляторы, работающие на основе эффекта гигантского магнитосопротивления (GMR), изготавливают компании Agilent Technologies [www.agilent.com] и NVE Сorporation [www.nve.com].

Принцип действия изолятора пояснен на рис. 5.14. Как видно из рисунка, отличие от технологии iCouple заключается в том, что в качестве магнитного приемника вместо катушки используется магниторезистор.

Рис. 5.14. Конструкция изолятора NVE по технологии IsoLoop

GMR изоляторы, выполненные по технологии IsoLoop, имеют следующие параметры:

•                              скорость передачи (мин.) – 100 Мбит/с;

•                             ток потребления при 10 Мбит/с, (макс.) – 7 мА;

•                              напряжение питания – 3.. .5,5 В;

•                              задержка передачи сигнала (макс.) – 15 нс;

•                              неравномерность в задержке передачи (макс.) – 6 нс;

•                              импульсная помеха (мин.) – 15/20 кВ/мкс;

•                              защита входа/выхода от кратковременного перенапряжения (действ. знач.) – 2500 В;

•                              передача постоянной составляющей – нет;

•                              температурный диапазон – от -40 до +100 °С.

Отличительной особенностью GMR изоляторов от трансформаторных,

выполненных по технологии iCouple, является невозможность передачи постоянной составляющей сигнала. Структура и функциональные возможности изоляторов этого типа аналогичны рассмотренным ранее.

NVE Сorporation производит целый спектр ИС цифровых изоляторов (табл. 5.10) и изолированных трансиверов (табл. 5.11). Микросхемы изготавливаются в PDIP и SOIC корпусах. Число выводов корпуса зависит от количества приемников и передатчиков в микросхеме. В качестве примера на рис.

5.15 приведена функциональная схема одноканального цифрового изолятора IL710, а на рис. 5.15 – функциональная схема изолированного трансивера IL485W.

Рис.5.14. Функциональная схема IL710

 

Рис. 5.15. IL485W – изолированный трансивер интерфейса RS-485

Перечень цифровых изоляторов аналогичного функционального назначения, производимых компанией Agilent Technologies, приведен в табл. 5.12.

Таблица 5.12

 

 

 

Корпус

 

PWD

Задержка распро

 

ы

 

 

 

 

 

 

странения

Тип

на а

Ы

300 mil DIP

"Gull Wing"

SO8

SO16 широкий

з у

ю й O1

т

(нс)

(нс)

HPCL-0900

Один

 

 

X

 

 

 

 

HPCL-9000

Один

X

 

 

 

 

 

 

HPCL-0930

Два

 

 

X

 

 

 

 

HPCL-9030

Два

X

 

 

 

 

 

 

HPCL-9030- 300

Два

 

X

 

 

 

 

 

HPCL-0931

Два двунаправленных

 

 

X

 

 

 

 

HPCL-9031

Два двунаправленных

X

 

 

 

 

 

15

при 3.3 В

HPCL-9031-

300

Два двунаправленных

 

X

 

 

 

3

18 при 5 B

HPCL-090J

Четыре

 

 

 

 

X

 

HPCL-900J

Четыре

 

 

 

X

 

 

 

HPCL-091J

Четыре, 2/2 двунапр.

 

 

 

 

X

 

 

HPCL-901J

Четыре, 2/2 двунапр.

 

 

 

X

 

 

 

HPCL-092J

Четыре, 3/1 двунапр.

 

 

 

 

X

 

 

HPCL-902J

Четыре, 3/1 двунапр.

 

 

 

X

 

 

 

Примечание: PWD (Pulse Width Distortion) – искажение ширины импульса.

5.1.5.Изоляторы с элементом Холла

Магнитоуправляемые ИС на основе кремниевых датчиков Холла предназначены для выполнения следующих задач:

•            бесконтактного измерения электрического тока;

•            измерения индукции магнитного поля;

•             построения датчиков, определяющих положение объектов в пространстве, скорость и направление их поступательного или вращательного движения;

•            построения устройств охранной и аварийной сигнализации.

Чувствительным элементом такого датчика является элемент Холла. Физические эффекты, используемые в датчиках на основе элементов Холла, показаны на рис.5.16. Если полупроводниковую пластину с током I поместить в магнитное поле с индукцией В, то движущиеся в полупроводнике носители заряда будут испытывать воздействие силы в направлении перпендикулярном магнитному полю и вектору скорости носителей. В равновесном состоянии эта сила будет компенсироваться индуцированным электрическим полем, возникающем в результате перераспределения зарядов в полупроводниковой платине. Это поле формирует на противоположных сторонах пластины напряжение Vh, которое носит название электродвижущей силы (ЭДС) Холла.

Одним из производителей магнитоуправляемых интегральных микросхем является КО «КРИСТАЛЛ» [www.krystall.net]. В табл. 5.13 приведены типы и функциональные характеристики магнитоуправляемых микросхем КО «КРИСТАЛЛ». 224

Тип ИС

Тип выхода ИС

Управляющее магнитное поле

Схема выхода

УР1101ХП29

Логический

Однополярное «S»

Открытый коллектор

УР1101ХП39

Логический

Однополярное «S»

Внутренний Янагр

УР1101ХП49

Логический

Биполярное «N» и «S»

Открытый коллектор

УР1101ХП30

Аналоговый

Биполярное «N» и «S»

Парафазный выход

В микросхемах УР1101ХП29, ХП39 и ХП49 (рис. 5.17) состояние выхода изменяется под воздействием внешнего магнитного поля. Эти микросхемы содержат интегральный датчик Холла (ДХ), дифференциальный усилитель (ДУ), триггер Шмитта (ТШ), стабилизатор напряжения (СН), выходной n-p-n транзистор c открытым коллектором (микросхема ХП39 имеет внутренний резистор нагрузки) и схему защиты выходного транзистора от короткого замыкания (СЗ). Микросхема ХП39 не имеет такой защиты.

Рис. 5.17. Функциональная схема магнитоуправляемых микросхем с логическим выходом

Микросхемы УР1101ХП29, ХП39, ХП49 применяются в различных системах в качестве датчиков:

•                                определения скорости и направления движения (или вращения);

•                                бесконтактного зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания;

•                                аварийной и охранной сигнализации;

•                                спидометров автомобилей;

•                                клавиатуры ЭВМ;

•                                концевых выключателей и т.п.

Рис. 5.18. Функциональная схема ИС УР1101ХП30

Интегральная микросхема УР1101ХП30 содержит магниточувствитель- ный элемент (датчик Холла) и усилитель с линейным выходом. (рис. 5.18) Напряжение на выходе ИС пропорционально индукции воздействующего магнитного поля. УР1101ХП30 состоит из датчика Холла (ДХ), стабилизатора напряжения (СН), источника стабильного тока (ИТ) и линейного усилителя с парафазным выходом (У). Имеется возможность регулировки чувствительности микросхемы изменением коэффициента усиления ОУ с помощью подсоединяемого к выводам 2 и 3 резистора Яу. Предусмотрена балансировка выходов усилителя по постоянному току с помощью потенциометра, подсоединяемого к выводам 1 и 5.

Основные области применения микросхемы УР1101ХП30:

•                   датчики определения скорости и направления вращения;

•                   датчики угла поворота и конечного положения объекта;

•                    измерение индукции магнитного поля;

•                    бесконтактное измерение тока и т. д.

Компоненты аналогичного назначения на основе датчиков Холла выпускаются многими компаниями. В табл. 5.14 приведен перечень магнитоуправляемых микросхем серии К1116, выпускаемых отечественной промышленностью, и их зарубежные аналоги.

Таблица 5.14

Тип

Аналог

Назначение

К1116КП1

RAFIH-JC-30

Магниточувствительная ИС для клавиш персональной ЭВМ

К1116КП2

б/а

Магниточувствительная ИС для клавиш персональной ЭВМ

К1116КП3

1AV2A

Магнитоуправляемая ИС системы зажигания автомобиля, 4-18 В

К1116КП4

DN838

Магнитоуправляемая ИС для видеомагнитофона, 9 В

К1116КП5

SAS221

Магнитоуправляемая ИС датчика коленчатого вала автомобиля, 5 В

1116КП6

SAS241

Магнитоуправляемая ИС

К1116КП7

X79115-AU

Магнитоуправляемая ИС

1116КП8

UGN3030T

Магнитоуправляемый ключ

К1116КП9

UGN3076U TL3020C

Магнитоуправляемая микросхема для работы в двигателях накопителя на магнитных дисках

К1116КП10

UGN3040

Магнитоуправляемая микросхема

К1116КП11

UGN3076T

Магнитоуправляемая ИС для коммутатора электродвигателя ЛПМ видеомагнитофона

К1116КП14

UGN3030

Магнитоуправляемый ключ

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты