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关于数字隔离器的九个设计问题
2021-12-11 来源: 贝博BB官网(中国)有限公司官网
想了解更多关于数字隔离器的信息吗?我们编制了一个清单,最常见的问题,有关数字隔离器的设计挑战。我们希望这份名单将提供有用的见解,当隔离信号和权力。
1. 基本型和加强型数字隔离器有什么区别?
基本数字隔离器必须根据组件级标准通过一系列测试,例如 Deutsches Institut für Normung (DIN) V Verband der Elektrotechnik、Elektronik und Informationstechnik (VDE) V 0884-11。 DIN V VDE V 0884-11 定义了隔离器所能承受的电压等级,如最大浪涌隔离电压,VIOSM; 最大瞬态隔离电压,VOITM; 和最大重复峰值隔离电压 VIORM(如白皮书“高压增强隔离:定义和测试方法”中所述)。 增强型数字隔离器除了通过这些测试外,还必须通过最低 10,000 VPK 的浪涌电压测试级别。
2. 选择数字隔离器需要了解什么?
第一步是了解系统的隔离规范要求。 虽然需求有时感觉像是一个开放式列表,但有一些与通用隔离设计相关的关键方面需要考虑,以帮助您入门。
●隔离耐压(V)国际标准化组织)
●工作电压(V)IOWM)
●浪涌隔离额定值 (V)IOSM)
●漏电/间隙
●共模瞬态免疫(CMTI)
●功耗
●数据速率
一旦您缩小了数字隔离器的规格要求,下一步就是考虑不同的包选项。
封装在隔离方面会产生很大的影响,因为封装的大小和特性直接影响到设备的高压能力。在选择正确的封装时,可以使用上面讨论的一些相同的高压要求(爬电、间隙、工作电压、浪涌电压、隔离耐压)。一个更大的包与更宽的漏电和间隙将允许更高的隔离电压规格。
如果您的系统的管理要求可以满足较小的包选项,您可以考虑此选项,以帮助节省板空间和成本。此外,您还需要考虑通信接口需要多少个隔离通道,因为更高的通道数将决定可以使用哪种包类型。
在规范、要求和打包之后,还需要考虑信号需要多少个通道,以及每个信号发送的方向。这将有助于确定所需的信道计数和信道配置。接下来,考虑您喜欢的默认输出状态(或故障安全状态)。这决定了当数字隔离器的输入通道没有电源或引脚保持浮动时,输出引脚的高或低预定义状态。
3.如何为我的设计找到合适的TI设备?
一旦您有了您的关键需求,图1是一个简单的数字隔离器选择流程图,可以帮助您确定正确的设备为您的设计。
4.你能为不同电压的数字隔离器的两侧供电吗?
是。数字隔离器可以在设备两侧推荐的操作条件内提供电压。由于隔离屏障分开了双方,双方可以独立来源与任何电压在建议的操作条件。例如,可以提供ISO 6721 VCc13.3 V(在2.25 V至5.5 V内)和VCC2有5V(也在2.25V至5.5伏内)。这样,除了提供隔离之外,您还可以使用数字隔离器作为逻辑级转换器。隔离器的两侧是独立的。
5.数字隔离器信号电压能与其电源电压不同吗?
没有。数字隔离器的输入/输出信号电压取决于其应用的电源电压.因此,为了使数字隔离器与其接口的设备兼容,最好保持与隔离器电源电压相似的信号电压。例如,当ISO 6721以5V供电,并与微控制器(MCU)接口,重要的是,单片机信号也是运行在5-V的逻辑水平。
6.无输入信号的数字隔离器的逻辑状态是什么?
当数字隔离器的输入通道没有电源或引脚离开浮动时,其各自的输出引脚采取预定义的状态(称为默认状态或故障安全状态),这种状态可以是低的,也可以是高的,这取决于所选的设备。设备部件号中的后缀“F”表示隔离器输出通道的默认状态。例如,在ISO 7721 DWR指示此设备的默认状态很高。类似地,在ISO 7721 FDWR指示此设备的默认状态较低。
7.你能把未使用的通道引脚放在数字隔离器上浮动吗?
没有。数字隔离器的未使用通道的输入引脚可以为测试目的而保持浮动,但在应用中,留下未使用的引脚浮动可能会降低产品对噪音的抵抗力。
当系统经过电磁兼容性(EMC)/抗扰度测试时,浮动销特别容易产生噪声。为了使系统免受这种噪声的影响,最好将信道输入与它们各自的默认逻辑状态相结合。
例如,对于ISO7721DWR,最好将未使用的信号输入引脚连接到它的V上。CC通过拉起电阻(最好是4.7kΩ电阻).对于TI ISO7721FDWR,最好将未使用的信号输入引脚连接到其GND引脚上,然后离开。对于这两个设备,所有未使用的通道的输出引脚最好保持未连接。
8.如何确定数字隔离器的功耗?
您可以从其数据表中列出的规范中计算数字隔离器的功耗。找到相应的电源电压(2.5V,3.3V,5V)的电源电流特性表。在此表中,查找与应用程序信号的速度最接近的数据速率。数据表将列出该特定数据速率的当前消耗量,作为隔离屏障两侧的单独总量(I)。Cc1而我CC2)。将这两种电流加在一起,就可以得到该设备在该运行条件下的总电流消耗。除以数字隔离器的通道计数,您将获得每个通道的电流消耗。一些数据表还分别提供了每个通道的总供应电流。例如,ISO 7041数据表显示,在每个通道的总供应电流参数(即I)下,典型的电流消耗为4.2A。Cc1(Ch)加上我CC2(Ch)水流。
9.如何为数字隔离器产生隔离电源?
数字隔离器产生隔离电源有几种选择;最佳解决方案取决于特定的应用程序需求。
一种选择是使用像TI那样的变压器驱动程序SN 6501,它工作在一个推挽配置与变压器和可选整流低辍学调节器在第二侧(图2)。SN 6501能够提供多达1.5W的隔离电源。该装置具有在几乎所有应用中使用的灵活性,因为变压器和匝比可以为电源提供必要的隔离额定值和输出电压。您可以使用SN 6505如果额外的设备需要隔离电源,则X代替SN 6501的输出功率高达5W。SN 6505有额外的保护功能,如过载和短路,热关机,软启动和转速控制,使一个稳健的解决方案。
 
空间受限应用的另一个选择是 ISOW78xx 系列器件,包括 ISOW7841,它在 16 引脚小外形集成电路封装中提供信号和电源隔离。 如图 3 所示,这种组合结构紧凑,不需要变压器,并且使认证变得容易。