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Dispositivos analógicos ADuM3195: uma nova era em detecção de tensão isolada

Nas aplicações eletrônicas avançadas, os amplificadores de isolamento desempenham um papel fundamental na manutenção da integridade do sinal e garantia de segurança, especialmente em ambientes de alta tensão ou ruidosos. Esses amplificadores — um tipo específico de amplificador diferencial — fornecem isolamento elétrico essencial enquanto amplificam pequenos sinais em meio a tensões significativas de modo comum. Eles atuam como uma barreira protetora, protegendo componentes sensíveis contra transientes elétricos e garantindo um processamento de sinal preciso e confiável. Isso é vital em uma variedade de aplicações, desde automação industrial até equipamentos médicos, onde a transmissão precisa de dados e a proteção contra interferência de alta voltagem são críticas para a funcionalidade e segurança do sistema.

Tipos de Amplificadores de Isolamento

Os amplificadores de isolamento empregam diferentes métodos para a transferência de sinal através de barreiras de isolamento elétrico. Por exemplo, os amplificadores de isolamento baseados em transformadores são notáveis por sua capacidade de lidar com altas tensões e rejeitar efetivamente o ruído de modo comum, enquanto dependem de transformadores para a transmissão de sinal. Por outro lado, os amplificadores de isolamento óptico contam com a luz para transmitir sinais, destacando-se por sua resposta rápida e resistência à interferência eletromagnética (EMI). Outro tipo de amplificador de isolamento é o amplificador de isolamento capacitivo, que utiliza capacitores para a transferência de sinal e, como resultado, oferece maior velocidade e menor distorção.

Os amplificadores de isolamento são amplamente utilizados em projetos de circuitos críticos. Em equipamentos médicos, como aparelhos de eletrocardiograma (ECG) e eletroencefalograma (EEG), são cruciais para garantir a segurança do paciente. Ambientes industriais, muitas vezes afligidos por ruídos elétricos elevados ou suscetíveis a loop de aterramento, também dependem desses amplificadores. Além disso, eles são essenciais em sistemas de aquisição de dados para proteger a integridade dos dados e os componentes do sistema contra transientes de alta tensão, destacando sua versatilidade e importância na eletrônica moderna.

Figura de Mérito para Amplificadores de Isolamento

Com os amplificadores de isolamento sendo componentes essenciais do sistema onde o isolamento elétrico é necessário para a segurança e integridade do sinal, medir suas figuras de mérito (FOM) é crucial para determinar a adequação e o desempenho de cada amplificador. Seu design e tipo variam com base nos requisitos da aplicação, com especificações-chave da FOM focando na força de isolamento, rejeição de ruído e fidelidade do sinal. Aqui estão algumas das medidas de FOM mais importantes para amplificadores de isolamento:

  • A Tensão de Isolamento indica a tensão máxima que pode ser suportada através da barreira de isolamento sem falhas.
  • A Taxa de Rejeição de Modo Comum (CMRR) é uma medida da capacidade do amplificador de rejeitar sinais de modo comum, incluindo normalmente ruído ou interferência presentes em ambas as linhas de entrada.
  • A Largura de Banda é a faixa de frequências sobre as quais o amplificador pode amplificar com precisão o sinal.
  • A Linearidade e Precisão de Ganho são parâmetros que determinam quão precisamente o amplificador pode reproduzir o sinal de entrada.
  • A Tensão de Deslocamento e Deriva indicam a estabilidade da saída do amplificador quando a entrada é zero, o que é crucial para aplicações de precisão.

Produtos em Destaque

A Mouser apresenta os Amplificadores Isolados Analog Devices ADuM3195. Esses amplificadores representam um avanço significativo no design de eletrônicos avançados, especialmente em aplicações onde precisão e confiabilidade são primordiais.

Os amplificadores isolados ADuM3195 (Figura 1), aproveitando a tecnologia iCoupler®, são projetados para alta precisão em aplicações de detecção de tensão isolada. Esses amplificadores se destacam devido ao seu mínimo erro de deslocamento e ganho, garantindo precisão e consistência. Eles oferecem uma vantagem significativa em relação às soluções baseadas em optoacopladores, mantendo taxas de transferência de corrente consistentes ao longo de sua vida útil e em uma ampla faixa de temperatura (-40°C a +125°C). O ADuM3195 inclui amplificadores operacionais de banda larga e duas saídas de referência de 2,5V de alta precisão, aumentando sua versatilidade para diversas aplicações. Seu design robusto, encapsulado em um pacote de contorno pequeno de 16 pinos (QSOP) com uma classificação de tensão de isolamento de 3000Vrms, o torna adequado para ambientes rigorosos.

ADuM3195
Figura 1: O ADuM3195 inclui dois amplificadores operacionais de banda larga e duas saídas de referência de 2,5 V de alta precisão em um QSOP de 16 derivações para uma classificação de tensão de isolamento de 3000 Vrms. (Fonte: Dispositivos Analógicos)

O ADuM3195 no Projeto de Fontes de Alimentação

Um cenário de uso principal para esses amplificadores é no campo do projeto de fontes de alimentação. Aqui, o ADuM3195 se destaca devido à sua capacidade de fornecer uma detecção de tensão isolada precisa, um requisito crítico em fontes de alimentação de alta tensão. Ao contrário dos amplificadores tradicionais, o ADuM3195, com sua tecnologia iCoupler, oferece um offset e erros de ganho muito baixo. Esse nível de precisão é crucial em aplicações onde até mesmo a menor imprecisão pode levar a problemas significativos, como em equipamentos médicos ou eletrônicos aeroespaciais.

A vantagem do ADuM3195 sobre amplificadores regulares reside em seu design robusto, que garante desempenho confiável em uma ampla faixa de temperatura e elimina as incertezas associadas às soluções baseadas em opto acopladores. Essa confiabilidade é especialmente benéfica em ambientes onde o equipamento é submetido a condições extremas.

Além disso, a Placa de Avaliação EVAL-ADUM3195 da Analog Devices é um divisor de águas para engenheiros de projeto. Essa ferramenta permite testes e implementação simplificados do ADuM3195 em diversas aplicações. Ela simplifica o processo de integração desses amplificadores em sistemas complexos, garantindo que os engenheiros possam aproveitar ao máximo os recursos do ADuM3195 em seus projetos.

Conclusão

Os amplificadores de isolamento são componentes cruciais em aplicações eletrônicas avançadas para garantir a integridade do sinal e a segurança, especialmente em ambientes de alta tensão ou ruidosos. Eles funcionam como uma barreira protetora, protegendo componentes sensíveis contra transientes elétricos e garantindo um processamento de sinal preciso e confiável.

Neste contexto, o ADuM3195 da Analog Devices se destaca pela sua tecnologia iCoupler, tornando-o uma escolha confiável em relação às soluções baseadas em opto acopladores. A aplicação desses amplificadores isolados no projeto de fontes de alimentação destaca sua importância na eletrônica moderna, onde precisão e confiabilidade não são apenas desejadas, mas exigidas. Além disso, a Placa de Avaliação EVAL-ADUM3195 auxilia os engenheiros de projeto na integração desses amplificadores em sistemas complexos com facilidade, permitindo que os projetos mais recentes aproveitem todas as suas capacidades.

Artigo escrito por Rudy Ramos e publicado no blog da Mouser Electronics: New Tech Tuesdays: Analog Devices ADuM3195: A New Era in Isolated Voltage Sensing

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

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