解讀高速數(shù)字電路中電子隔離應用技巧

3.5 瞬態(tài)抗擾度

高轉(zhuǎn)換率(高頻率)瞬態(tài)可以破壞一個隔離層上的數(shù)據(jù)傳輸。該隔離層電容提供了一個如圖11所示的通道，使瞬態(tài)事件穿過隔離層，并破壞輸出波形。一個法拉第屏蔽可以使這種在光耦合器或電感耦合器中的位移電流的一部分遠離重要的輸出結(jié)構(gòu)。

圖11：隔離層電容。

在電容耦合解決方案中，法拉第屏蔽并非是一種可行的解決方案。除了瞬態(tài)以外，法拉第屏蔽還會阻塞用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾妶?。為了提供瞬態(tài)抗擾度，ISO72x系列電容隔離器只傳輸fo信號(信號中僅代表最高頻率能量的數(shù)據(jù)信號)。這樣就允許有一個噪聲頻率高阻抗的小耦合電容。其他噪聲則來自在隔離層上傳輸數(shù)據(jù)的差分技術。圖9顯示了穿過電容隔離層的四個信號；兩個包含低信號速率信息，另外兩個包含高信號速率信息。通過使用差分技術，可以在真正的和補償信號中看到任何穿過隔離層的剩余共模瞬態(tài)，而且差分接收機對其進行了抑制。如表2所示， ISO72x系列的瞬態(tài)抗擾度和所有具可比性的高達25kV/us的器件一樣高。

3.6 自動防護

數(shù)據(jù)線電路和數(shù)字隔離器需要注意的一點就是輸入信號損耗的輸出狀態(tài)。輸入損耗可能出現(xiàn)在線纜斷開或直接從隔離器輸入端去除電源。自動防護是指在輸入損耗狀態(tài)下一個決定性的或已知的輸出狀態(tài)。ISO72x系列使用一個周期脈沖來確定輸入結(jié)構(gòu)是否有電，并且是否正在工作。如果隔離器的輸出端在4us以后沒有接收到一個脈沖，那么該輸出被設置為一個高狀態(tài)。ADI推出的ADum1100也在 IC的輸出部分集成了一個自動防護電路。安華高科技推出的光解決方案(HCPL-0721及-0723)沒有提及自動防護，而電感GMR解決方案 (HCPL-0900)明確地描述了在電源排序期間輸出的不確定性質(zhì)。

3.7 功耗

除了隔離層上信號傳輸?shù)男手猓斎牒洼敵稣{(diào)節(jié)電路的設計同功耗的相關性最大。如表3所示，與電感或電容實例相比，光耦合器的功耗會更高。

3.8 可靠性

故障前平均工作時間(MTTF)是半導體設備可靠性的標準測量方法。對于數(shù)字隔離器而言，這種測量表示集成電路和隔離機制的可靠性。表4顯示了一款光、電感和電容數(shù)字隔離器的MTTF。與電感及光解決方案相比，ISO721非?？煽?。

ADuM1100可靠性數(shù)據(jù)表沒有明確地說明MTTF，但是其提供了可靠性測試的結(jié)果。表5顯示了ISO721和 ADuM1100可靠性測試的參數(shù)。

3.9 外部磁場抗擾度

圖12對比了ADuM1100和ISO72x(沒有找到HCPL-0900的數(shù)據(jù))的磁場抗擾度。相對來說盡管這兩個實例均對磁場有一定的抗擾度，但是ISO72x提供了更大的裕度。如前面所述，光耦合隔離層電路對外部磁場具有內(nèi)在的磁化抗擾度。

圖12：對外部磁場的敏感度。

4. 本文小結(jié)

噪聲降低和噪聲保護使得隔離器在那些隔離器中斷接地環(huán)路并將接地電壓差隔離的電子電路中得到廣泛使用。設計人員現(xiàn)在擁有許多用來進行數(shù)字信號隔離的選擇，包括TI推出的ISO72x系列，其在信號速率、電介質(zhì)擊穿電壓、瞬態(tài)抗擾度、功耗、磁場抗擾度以及可靠性等重要特性方面均表現(xiàn)不俗。表6對本報告中所討論實例的這些特性進行了總結(jié)。