數字隔離器選擇指南

該設計指南幫助電隔離系統設計人員在盡可能短的時間內開始使用 TI 廣泛的數字隔離器產品系列和隔離式功能進行設計。該產品系列包括 ISO78xx 系列的 5.7kVrms 增強型數字隔離器、ISO67xx 和 ISO77xx 系列的 5kVrms 數字隔離器、ISO73xx 系列的 3kVrms 數字隔離器和 ISO71xx 系列的 2.5kVrms 數字隔離器等。本文檔闡述了隔離器的基本工作原理，推薦了其在系統設計中的安裝位置，同時提供了電磁兼容 (EMC) 電路板設計的建議指南。當您在尋求對光耦合器設計進行可靠而穩健的升級時，請考慮 TI 的引腳對引腳 光耦仿真器產品。

1 工作原理隔離是一種阻止系統的兩個部分之間產生直流電流和干擾交流電流，同時允許信號和電力在這兩個部分之間進行傳遞的方法。用于隔離的電子器件和半導體 IC 被稱為隔離器。通常，隔離器可抽象為由高壓隔離元件或隔離柵、用于將信號耦合到隔離元件一側的發送器 (TX) 和用于將隔離元件的另一側可用的信號轉換為數字電平的接收器(RX) 構成。TI 隔離器使用基于 SiO2（二氧化硅）的高壓電容器作為隔離元件。TX 和 RX 電路使用了兩種不同的架構：基于邊沿的架構和基于開關鍵控 (OOK) 的架構。節 1.1 和節 1.2 對這些架構進行了介紹。1.1 基于邊沿的通信圖 1-1 所示為基于邊沿的通信的概念方框圖。ISO73xx、ISO74xx、ISO71xx、ISO76xx、ISO75xx 和 ISO72xx 隔離器系列以某種形式使用該架構。這些器件至少包含兩個數據通道，一個帶寬為 100kbps 至 150Mbps 的高頻通道 (HF) 和一個涵蓋 100kbps 至直流范圍的低頻通道 (LF)。原則上，進入 HF 通道的單端輸入信號通過輸入端的反相器門被拆分為差分信號。以下電容器電阻器網絡將信號區分為小而窄的瞬態，然后由兩個比較器將這些瞬態轉換為軌至軌差分脈沖。比較器輸出驅動一個或非門觸發器，其輸出饋送到一個輸出多路復用器。觸發器驅動輸出端的判定邏輯 (DCL) 測量信號瞬態之間的持續時間。如果兩個連續瞬態之間的持續時間超過特定的時間限制（如在低頻信號的情況下），則 DCL 會強制輸出多路復用器從高頻通道切換到低頻通道。低頻輸入信號要求內部電容器采用過大的值，因此使用內部振蕩器的載波頻率對這些信號進行脈寬調制 (PWM)，從而產生足夠高的頻率，能夠通過電容隔離層。在對輸入進行調制時，需要使用一個低通濾波器 (LPF) 從實際數據中移除高頻載波，然后再將數據傳遞到輸出多路復用器。

審核編輯 黃宇