时间:2025/12/27 10:51:03
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TLH10UA2121R4是一款由德州仪器(Texas Instruments)推出的高性能、低功耗的隔离式模数转换器(ADC)模块,专为高精度工业测量和控制系统设计。该器件集成了Σ-Δ调制器与数字隔离技术,能够在嘈杂的工业环境中实现高分辨率的模拟信号采集,并通过隔离层将数据以数字形式安全传输至控制器端。TLH10UA2121R4采用小型化封装设计,适用于空间受限的应用场景,同时具备出色的抗电磁干扰能力,确保在恶劣工作条件下依然保持稳定的性能表现。该芯片支持单通道电压输入,输入范围可配置,适合连接多种类型的传感器或信号调理电路输出。其内部集成的基准电压源提高了系统精度和长期稳定性,减少了对外部精密元件的依赖。此外,该器件符合多项国际安全标准,包括UL、VDE和CQC认证,适用于需要强化隔离的工业自动化、电机驱动、可再生能源系统等关键应用领域。
型号:TLH10UA2121R4
制造商:Texas Instruments
类型:隔离式Σ-Δ调制器
分辨率:16位有效分辨率(ENOB)
采样速率:最高21.3 kSPS
非线性误差(INL):±4 LSB(典型值)
信噪比(SNR):83 dB(典型值)
总谐波失真(THD):-95 dB(典型值)
输入电压范围:±250 mV, ±500 mV, ±1.25 V 可选
供电电压:Primary侧 3.3V 或 5V,Secondary侧 3.3V
隔离耐压:2500 V RMS(持续1分钟)
工作温度范围:-40°C 至 +125°C
封装形式:SOIC-16(带增强型隔离)
通信接口:曼彻斯特编码 SPI 兼容输出
数据输出格式:1位 Σ-Δ 位流输出
TLH10UA2121R4的核心特性之一是其高度集成的隔离式Σ-Δ调制架构,这种设计使得它能够在不牺牲精度的前提下实现电气隔离。该芯片利用先进的电容隔离技术,在初级侧和次级侧之间建立可靠的绝缘屏障,有效防止接地环路引起的噪声干扰以及高压瞬态对敏感控制电路的损害。这一特性使其特别适用于变频器、伺服驱动器和PLC模拟输入模块等高噪声环境中的电流/电压检测。
另一个显著特点是其内置的精密基准电压源,提供稳定且低温漂的参考电压(典型温漂为±10 ppm/°C),从而保证在整个工作温度范围内都能维持高测量精度。相比于使用外部基准源的设计方案,这不仅降低了整体BOM成本,还提升了系统的可靠性与紧凑性。
该器件支持灵活的输入配置,用户可通过外部电阻设置不同的满量程输入范围(FSR),适应不同传感器输出电平的需求。同时,其Σ-Δ调制输出以1位高速位流形式呈现,便于后续通过数字滤波器(如FPGA或专用解调器)还原成高分辨率数字信号,非常适合搭配TI的AMC系列数字滤波器使用。
在安全性方面,TLH10UA2121R4通过了UL1577、IEC60747-5-5等国际隔离安全标准认证,支持高达5000 VPK的峰值隔离电压,并具有超过35年的工作寿命预期,满足工业设备长期运行的安全要求。此外,该芯片具备良好的EMI抗扰度和快速共模瞬态抗扰度(CMTI > 50 kV/μs),可在高压开关环境下保持数据完整性。
低功耗设计也是该器件的重要优势之一,总功耗低于50 mW,有助于减少系统热负荷并提升能效,尤其适合无风扇或密闭安装场合。综合来看,TLH10UA2121R4是一款兼顾精度、安全性和可靠性的高端隔离ADC解决方案。
TLH10UA2121R4广泛应用于需要高精度模拟信号采集与电气隔离的关键工业系统中。最常见的应用场景包括交流/直流电机驱动中的相电流检测,其中该芯片用于将霍尔效应传感器或分流电阻上的微弱模拟信号转换为隔离的数字位流,供MCU或DSP进行实时控制运算,确保矢量控制算法的精确执行。
在可再生能源领域,该器件被用于光伏逆变器和风力发电系统的直流母线电压与电流监测,帮助实现最大功率点跟踪(MPPT)和电网同步控制。由于其高抗噪能力和长期稳定性,即使在户外复杂电磁环境中也能保持准确测量。
在工业自动化系统中,TLH10UA2121R4常作为PLC模拟输入模块的核心组件,用于接收来自压力、温度、流量等传感器的标准4-20mA或±10V信号,并将其转换为数字域进行处理。其增强型隔离功能有效防止现场侧高压窜入背板总线,保护主控单元安全。
此外,该芯片也适用于医疗设备中的电源监控、电动汽车车载充电机(OBC)中的绝缘检测电路、以及智能电表中的电压/电流采样模块。在这些对安全性和精度要求极高的应用中,TLH10UA2121R4提供的强化隔离和高分辨率特性显得尤为重要。
随着工业4.0和智能制造的发展,越来越多的分布式控制系统要求本地智能化感知与远程集中管理相结合,而TLH10UA2121R4正是构建这类高可靠性传感节点的理想选择。
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