图1所示电路提供16位全隔离±10 V和4 mA至20 mA输出，适合可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)。

该电路采用数字隔离、PWM控制型电源调节电路和相关的反馈隔离。外部变压器能使电能跨越隔离栅传输，同时整个电路采用初级端的+5 V单电源工作。该解决方案优于隔离式电源模块——电源模块通常体积庞大，而且输出调节可能不佳。

数字隔离器比光隔离器性能更佳，尤其是需要多通道隔离的场合。集成式设计将电路与本地系统控制器相隔离，以防形成接地环路，同时确保不受恶劣的工业环境经常会遇到的外部事件影响。

图1. 带隔离电源的16位隔离式电流和电压输出DAC

AD5422是一款完全集成、完全可编程的16位电压和电流输出DAC，可编程范围如下：4 mA至20 mA、0 mA至20 mA、0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V。电压输出裕量典型值为1 V，电流输出需要大约2.5 V的裕量。这意味着，采用15 V电源时，20 mA电流输出可以驱动大约600 Ω的负载。

 

ADuM347x为四通道数字隔离器，集成PWM控制器和低阻抗变压器驱动器（X1和X2）。隔离式DC/DC转换器仅需要以下额外器件：变压器和简单的全波二极管整流器。采用5.0 V或3.3 V输入电源时，器件最多可提供2 W的调节隔离功率，这样就不需要单独的隔离式DC/DC转换器。

iCoupler 芯片级变压器技术用于隔离逻辑信号；集成的变压器驱动器带隔离副边控制功能，可以提高隔离式DC/DC转换器的效率。内部振荡器频率可以在200 kHz至1 MHz范围内调整，由R_OC的值决定。当R_OC = 100 kΩ时，开关频率为500 kHz。

 

ADuM3471调节来自15 V正电源。调节反馈来自分压器网络（R1、R2、R3）。电阻根据以下要求选择：当输出电压为15 V时，反馈电压为1.25 V。反馈电压与ADuM3471内部反馈设定点电压1.25 V相比较。调节通过改变驱动外部变压器的PWM信号的占空比来实现。

负电源的调节不太严格，对于轻负载，负电源可以高达−23 V，这仍然在−26.3 V的最大工作电压以内。对于1 kΩ以上的标称负载，较大未调节负电源电压导致的额外功耗不是一个问题。在要求较高顺从电压或极低功耗的应用中，应当考虑其它电源设计。

 

该电路利用5 V、高精度、低漂移（B级最大值为3 ppm/°C）外部基准电压源ADR445 进行测试。在工业温度范围内（−40°C至+85°C），该电路的总系统误差小于0.1%。

AD5422内部集成一个高精度基准电压源，其最大温漂为10 ppm/°C。若用该基准电压源代替外部基准电压源，则在整个工业温度范围内，只会产生0.065%的额外误差。

测试数据与结果

AD5422差分非线性(DNL)经过测试，可确保系统精度不会因为开关电源而有所损失。图2显示了±10V范围内的DNL。此结果表明DNL误差小于0.5 LSB。

图2. ±10V输出范围时电路的实测INL：使用线性电源

此外还测试并测量了一定时间内的平均输出噪声，如图3所示。总漂移大约为75 µV，对应仅0.25 LSB的噪声。

图3. ±10V输出范围时电路的实测INL：使用开关电源

图4. 线性电源和开关电源的实测平均DAC输出噪声，DAC输出设置为−5 V，使用±10 V输出范围(1 LSB = 0.0003 V)，650个采样

图5.电压输出范围内的测量误差(% FSR)

电路的实际误差数据见图4和图5。输出电流和电压的总误差(% FSR)通过将理想输出与测量输出之差除以FSR，然后将结果乘以100即可算出。如图4和图5所示，在电流和电压输出模式下均获得了低于0.5% FSR的误差。

如果V_OUT引脚必须驱动高达1µF的大电容负载，那么通过跳线连接电路板上的P4引脚，就可在AD5422的V_OUT引脚和C_COMP引脚之间连接一个3.9 nF电容。然而，增加此电容会降低输出放大器的带宽，从而增加建立时间。

经验证，采用图中所示的元件值，该电路能够稳定地工作，并具有良好的精度。如果应用只需要4 mA至20 mA电流输出，则可以使用单电源方案。这种情况下，正AVCC电源可以高达26.4 V，因此输出顺从电压为26.4 V – 2.5 V = 23.9 V。输出电流为20 mA时，可以驱动高达1 kΩ的负载电阻。

 

如果应用不需要16位分辨率，可以使用12位产品AD5412。

 

ADuM347x（ADuM3470、ADuM3471、ADuM3472、ADuM3473、ADuM3474）隔离器提供四个独立的隔离通道，支持多种输入/输出通道配置。这些器件还提供1 Mbps（A级）或25 Mbps（C级）的最大数据速率。

该电路使用EVAL-CN0233-SDPZ电路板连接EVAL-SDP-CB1Z板进行测试，如图6所示。

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