4mA至20mA隔离环路供电现场仪表

　　图1.搭载HART调制解调器支持的隔离式、环路供电型智能传感器前端

　　环路供电型现场仪表的功耗预算十分有限，因为全部电能均来自4mA环路电流。幸运的是，环路通常可以提供足够的电压，一般为24V，可以从系统获得大约100mW的功率。整个应用将消耗大约12V环路电压(4mA)。在该预算范围内，简单的DC-DC转换器为隔离式传感器、模数转换器(ADC)和控制器供电。即便假定DC-DC转换器具有较高的效率，且电压降压比例为2:1，则典型传感器前端可提供的功率小于4mA(3.3V)。环路端的功耗预算大致相同。主要接口是连接ADC的SPI总线。隔离接口的每一端均由环路供电，还有控制器的全部ADC以及信号调理元件都是由环路供电。表1所示为每种隔离技术下的一个4线SPI总线的功耗。SPI1为隔离的环路端电流，SPI2为所需要的传感器端电流。光耦合器在隔离接口的每一端都将消耗多倍于功耗预算的电能。容性数字隔离器将消耗现场仪表的全部功耗预算。ADuM1401代表着一种可能性，但系统其余部分的功耗预算十分勉强，即便只支持连接ADC的单个SPI接口。采用iCoupler技术的超低功耗数字隔离器

　　ADuM1441的功耗非常低，仅占功耗预算的很小一部分。该技术不但允许应用在其功耗预算范围内正常工作，同时允许添加第二个4通道隔离器，以支持HART调制解调器接口和智能前端控制器，如图中虚线部分所示。功耗超低的iCoupler技术可以实现以前的隔离应用不可能实现的新功能。

　　表1.一个100kbps隔离式SPI接口的每一端的总功耗