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有關數(shù)字隔離器的七大設計問題

更新更新時間:2020-03-23      點擊次數(shù):1962

 


1.基礎型和增強型數(shù)字隔離器至簡的區(qū)別是什么?
 
基礎型數(shù)字隔離器必須根據(jù)組件級標準,通過一套測試,如 Deutsches Institut für Normung (DIN) V Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) V 0884-11DIN V VDE V 0884-11 定義了隔離器可以耐受的電壓水平,比如大浪涌隔離電壓,VIOSM;大瞬態(tài)隔離電壓,VOITM;及大重復峰值隔離電壓,VIORM。增強型數(shù)字隔離器,除通過這些測試外,還必須通過小浪涌電壓測試等級 10,000 VPK.測試。

 
2.
能為數(shù)字隔離器兩端施加不同的電壓嗎?
 
可以。數(shù)字隔離器可以在建議的工作條件下為設備兩端供電。由于隔離勢壘隔離了兩端,每端均可在建議的工作條件下獨立施加任意電壓值。舉例來說,可以為 ISO7721 施加 3.3 V VCC1(在 2.25 V - 5.5 V 之間)和 5 V VCC2(也在 2.25 V - 5.5 V 之間)。除構建隔離外,通過這種方法,您還可以把數(shù)字隔離器用作邏輯電平轉換器。隔離器兩端相互獨立。
 
3.
數(shù)字隔離器信號電壓可以異于它的電源電壓嗎?
 
不能。數(shù)字隔離器的輸入/輸出信號電壓取決于它的電源電壓。因此,如果要使數(shù)字隔離器兼容它所對接的設備,應是保持信號電壓與隔離器電源電壓相同。例如,如果 ISO7721 的電源電壓為 5 V,它對接微控制器(MCU),那么很重要的一點就是 MCU 信號也工作在 5V 邏輯電平。
 
4.
無輸入信號的數(shù)字隔離器的邏輯狀態(tài)是什么?
 
如果數(shù)字隔離器的輸入通道無電壓或者說引腳保留為浮置,它相應的輸出引腳為預定義狀態(tài)(稱為默認狀態(tài)或故障保護狀態(tài)),可能為低,也可能為高,這取決于所選的設備。設備部件編號的后綴“F”,指示該隔離器輸出通道的默認狀態(tài)。例如,ISO7721DWR 中沒有 F,則表示該設備的默認狀態(tài)為高。同樣的,ISO7721FDWR 中有 F,則表示該設備的默認狀態(tài)為低。
 
5.
能把數(shù)字隔離器沒用的通道引腳保留為浮置嗎?
 
不能。數(shù)字隔離器未用通道的輸入引腳可出于測試目的保留為浮置,但在應用中,浮置未用引腳會導致產(chǎn)品的抗噪度下降。
 
浮置的引腳尤其當系統(tǒng)進行電磁兼容性(EMC/免疫測試時,更易于拾取噪音。為使系統(tǒng)對此種噪音免疫,應將通道輸入鎖定在各自的默認邏輯狀態(tài)。
 
例如,對于 ISO7721DWR 來說,做法是將不用的信號輸入引腳通過上拉電阻連接到它的 VCC(需選 4.7-kΩ 電阻)。對于 TI ISO7721FDWR,重要的是將不用的信號輸入引腳接至它的接地引腳。對于這兩種設備,所有不用通道的輸出引腳都不要連接。

 
6.
如何確定數(shù)字隔離器的功耗?
 
您可以根據(jù)其數(shù)據(jù)表列出的規(guī)格來計算數(shù)字隔離器的功耗。找到與輸入電壓(2.5 V3.3 V 5 V)對應的電源電流特性表。在這個表格中,找到接近于您的應用信號速度的數(shù)據(jù)傳輸率。數(shù)據(jù)表中將列出針對該特定數(shù)據(jù)傳輸率的電流消耗,分別作為隔離勢壘各端的電流(ICC1 ICC2)。將這兩個電流值相加,您將獲得工作條件下的設備總電流消耗。用這個總電流消耗除以數(shù)字隔離器的通道數(shù),就得到了每個通道的電流消耗。某些數(shù)據(jù)表還分別提供每個通道的總供電電流。例如,ISO7041 數(shù)據(jù)表顯示了每通道參數(shù)總供電電流下的典型電流消耗為 4.2 µA,它是 ICC1(ch) ICC2(ch) 電流的和。
 
7.
如何為數(shù)字隔離器構造隔離型電源?
 
為數(shù)字隔離器構造隔離型電源有幾種可選的方法;解決方案須視具體的應用需要而定。
 
一個選擇是使用 TI SN6501這樣的變壓器驅動器,此種驅動器可用于具有次級側變壓器和可選整流低壓差穩(wěn)壓器的推挽式配置(圖 1)。SN6501的功率高達1.5 W,可作為隔離型電源。此設備具有高度靈活性,幾乎可用在所有應用中。這是因為變壓器和匝數(shù)比能為電源提供必要的隔離等級和輸出電壓。如果您需要為其他設備提供隔離電源,則可使用 SN6505x 而不是 SN6501,獲得高達 5 W 的輸出功率。SN6505 具有額外的保護特性,例如過載和短路、熱關斷、軟啟動和壓擺率控制等,方便設計人員構筑穩(wěn)健的解決方案。
 

 
1:運用 SN6501 構建 ISO7741 的隔離型電源
 
另一個針對空間受限應用的可選方法是ISOW78xx系列設備,包括 ISOW7841,該系列可在 16 引腳小型塑封集成電路封裝中提供信號和電源隔離。如圖 2 所示,這種組合占空間小;不需要變壓器,也易于通過認證。
 

2:運用 ISOW7841 通過集成信號和電源打造數(shù)字隔離器

 

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