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最新产品发布: 光MOS继电器:1500v,3750Vrms,6pin; 逻辑10Mbp高隔离光耦:7500Vmrs,10Mbps,Lsop8
CMOS 数字隔离器的应用实例
2021-11-27 来源: 贝博BB官网(中国)有限公司官网
与需要外部元件来提高性能、提供偏置或限制电流的光耦不同,CMOS数字隔离器只需要两个外部VDD旁路电容器(0.22至1µF)即可工作。其TTL电平兼容的输入端子只消耗微安的泄漏电流,使它们能够在没有外部缓冲电路的情况下驱动。输出端子的特性阻抗为50 (轨到轨摆动)并可在正向和反向通道配置中使用。请注意,图13中的电路是大多数应用的典型电路,与标准CMOS逻辑门一样易于使用。
图14、15和16显示了光耦供应商推荐的三种不同电路,与CMOS数字隔离器相比,每种电路都需要额外的外部元件。图14显示了一个隔离的CMOS逻辑应用。这里,CMOS输入缓冲器提供正确的输入逻辑电平,同时为光耦LED提供驱动电流。电阻器RL限制LED电流,峰值电容Cp加速LED的开启和关闭时间,将传播延迟减少到大约300纳秒。输出电路由CMOS施密特触发器组成,该触发器可提高上升和下降时间,并提供额外的抗噪性和低输出阻抗。
图15中的电路用更高的功耗和更短的LED寿命换取了更好的CMTI。请注意,该电路也可以与图14中的电路结合以提高其CMTI,但它需要额外的外部组件。电阻器R1的值相对较低,当Q1断开时,电阻器R1会过驱动LED以提高CMTI。当晶体管Q1接通时,LED关闭,将LED周围的电流分流至接地。请注意,该电路的效率很低,因为无论LED是关闭还是打开,从VCC1提取的电流量大致相同。
图16显示了等离子显示器的高压驱动电路。输入的数字信号由逻辑缓冲器调节,该缓冲器还为光耦LED提供驱动电流。光耦输出驱动600 V高压侧/低压侧驱动器,反过来驱动控制显示器的高压晶体管。
图17、图18和图19显示了CMOS数字隔离器对图14至图16电路的影响。在所有情况下,CMOS数字隔离器在提供比光耦更好的定时性能、更低的功耗和更高的可靠性的同时,大大减小了尺寸和BOM。图17和图18中的电路将CMOS数字隔离器显示为图14和图15中所示电路的单芯片解决方案。图19使用ISOdriver实现了图16的电路,ISOdriver是一种将射频隔离技术与功能齐全的高侧/低侧IGBT/MOSFET驱动器相结合的设备,能够提供高达4 a的峰值。
 
图20显示了光耦供应商推荐的Profibus应用程序,该应用程序由三个光耦和一个差分总线收发器75ALS176D实现。Profibus是一种使用双绞线串行链路的工业串行通信标准。它类似于RS-485或422,可在低速(1.5 Mbps)或高速(12 Mbps)模式下运行。图21显示了使用CMOS隔离器方法的板级实现和相同电路。
 
除了节省超过100平方毫米的空间外,图21的CMOS隔离器实现提供了四倍快的传播延迟、三倍好的脉冲宽度失真、两倍快的上升和下降时间以及三倍好的CMTI,同时消耗的功率不到光耦的一半。此外,CMOS数字隔离器不会受到LOP或其他磨损机制的影响。
表4清楚地总结了上述应用所节省的CMOS数字隔离器外部组件,CMOS数字隔离器的集成节省了电路板空间和成本,提高了系统可靠性,简化了设计。表4总结了图13和图15中CMOS隔离器版本的BOM节约。