有關(guān)數(shù)字隔離器的七大設(shè)計(jì)問(wèn)題

Luke Trowbridge

您是否正在搜尋有關(guān)數(shù)字隔離器的更多信息？根據(jù)TI E2E社區(qū)的反饋，我們搜集并整理了關(guān)于數(shù)字隔離器設(shè)計(jì)攻關(guān)的最常見(jiàn)問(wèn)題清單。希望這份清單能為您提供隔離信號(hào)與電源的有用見(jiàn)解。

1.基礎(chǔ)型和增強(qiáng)型數(shù)字隔離器至簡(jiǎn)的區(qū)別是什么？

基礎(chǔ)型數(shù)字隔離器必須根據(jù)組件級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)一套測(cè)試，如Deutsches Institut fur Normung（DIN） V Verband der Elektrotechnik， Elektronikand Informationstechnik（VDE）V 0884-11。DINV VDE V 0884-11定義了隔離器可以耐受的電壓水平，比如最大浪涌隔離電壓——VIOSM、最大瞬態(tài)隔離電壓——VOITM，及最大重復(fù)峰值隔離電壓——VIORM。增強(qiáng)型數(shù)字隔離器，除通過(guò)這些測(cè)試外，還必須通過(guò)最小浪涌電壓測(cè)試等級(jí)10000 VPK測(cè)試。

2.能為數(shù)字隔離器兩端施加不同的電壓?jiǎn)幔?/p>

可以。數(shù)字隔離器可以在建議的工作條件下為設(shè)備兩端供電。由于隔離勢(shì)壘隔離了兩端，每端均可在建議的工作條件下獨(dú)立施加任意電壓值。舉例來(lái)說(shuō)，可以為ISO7721施加3.3VVCC1（在2.25V～5.5V之間）和5V VCC2（也在2.25V～5.5V之間）。除構(gòu)建隔離外，通過(guò)這種方法，還可以把數(shù)字隔離器用作邏輯電平轉(zhuǎn)換器。隔離器兩端相互獨(dú)立。

3.數(shù)字隔離器信號(hào)電壓可以異于它的電源電壓?jiǎn)幔?/p>

不能。數(shù)字隔離器的輸入/輸出信號(hào)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(duì)接的設(shè)備，最好是保持信號(hào)電壓與隔離器電源電壓相同。例如，如果ISO7721的電源電壓為5V，它對(duì)接微控制器（MCu），那么很重要的一點(diǎn)就是MCU信號(hào)也工作在5V邏輯電平。

4.無(wú)輸入信號(hào)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(wú)電壓或者說(shuō)引腳保留為浮置，它相應(yīng)的輸出引腳為預(yù)定義狀態(tài)（稱(chēng)為默認(rèn)狀態(tài)或故障保護(hù)狀態(tài)），可能為低，也可能為高，這取決于所選的設(shè)備。設(shè)備部件編號(hào)的后綴“F”，指示該隔離器輸出通道的默認(rèn)狀態(tài)。例如，ISO7721DWR中沒(méi)有F，則表示該設(shè)備的默認(rèn)狀態(tài)為高。同樣的，ISO7721FDWR中有F，則表示該設(shè)備的默認(rèn)狀態(tài)為低。

5.能把數(shù)字隔離器沒(méi)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(cè)試目的保留為浮置，但在應(yīng)用中，浮置未用引腳會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的抗噪度下降。

浮置的引腳尤其當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行電磁兼容性（EMC）/免疫測(cè)試時(shí)，更易于拾取噪音。為使系統(tǒng)對(duì)此種噪音免疫，最佳做法是將通道輸入鎖定在各自的默認(rèn)邏輯狀態(tài)。

例如，對(duì)于ISO7721DWR來(lái)說(shuō)，最佳做法是將不用的信號(hào)輸入引腳通過(guò)上拉電阻連接到它的VCC（首選4.7kΩ電阻）。對(duì)于TIISO7721FDWR，最好是將不用的信號(hào)輸入引腳接至它的接地引腳。對(duì)于這兩種設(shè)備，所有不用通道的輸出引腳最好都不要連接。

6.如何確定數(shù)字隔離器的功耗？

可以根據(jù)其數(shù)據(jù)表列出的規(guī)格來(lái)計(jì)算數(shù)字隔離器的功耗。找到與輸入電壓（2.5V、3.3V和5V）對(duì)應(yīng)的電源電流特性表。在這個(gè)表格中，找到最接近于應(yīng)用信號(hào)速度的數(shù)據(jù)傳輸率。數(shù)據(jù)表中將列出針對(duì)該特定數(shù)據(jù)傳輸率的電流消耗，分別作為隔離勢(shì)壘各端的電流（ICC1和ICC2）。將這兩個(gè)電流值相加，將獲得工作條件下的設(shè)備總電流消耗。用這個(gè)總電流消耗除以數(shù)字隔離器的通道數(shù)，就得到了每個(gè)通道的電流消耗。某些數(shù)據(jù)表還分別提供每個(gè)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4.2μA，它是ICC1（ch）與ICC2（ch）電流的和。

7.如何為數(shù)字隔離器構(gòu)造隔離型電源？

為數(shù)字隔離器構(gòu)造隔離型電源有幾種可選的方法，最佳解決方案須視具體的應(yīng)用需求而定。

一個(gè)選擇是使用TI SN6501這樣的變壓器驅(qū)動(dòng)器，此種驅(qū)動(dòng)器可用于具有次級(jí)側(cè)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(dá)1.5W，可作為隔離型電源。此設(shè)備具有高度靈活性，幾乎可用在所有應(yīng)用中。這是因?yàn)樽儔浩骱驮褦?shù)比能為電源提供必要的隔離等級(jí)和輸出電壓。如果需要為其他設(shè)備提供隔離電源，則可使用SN6505x而不是SN6501，獲得高達(dá)5W的輸出功率。SN6505具有額外的保護(hù)特性，例如過(guò)載和短路、熱關(guān)斷、軟啟動(dòng)和壓擺率控制等，方便設(shè)計(jì)人員構(gòu)筑穩(wěn)健的解決方案。

另一個(gè)針對(duì)空間受限應(yīng)用的可選方法是ISOW78xx系列設(shè)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(hào)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(guò)認(rèn)證。