有效簡化模擬信號隔離應用中隔離放大器設計的黃金

在高噪聲應用中使用隔離放大器應該注意閂鎖效應 CMOS器件的閂鎖效應風險必須要仔細考慮，特別是直接連接到易受經常出現(xiàn)瞬變噪聲影響的信號源時。ACPL-C78X的模擬輸入結構在設計上考慮了經常發(fā)生在高噪聲應用環(huán)境，例如電機驅動設備和其他電源逆變系統(tǒng)中的瞬變和浪涌，其它可能在輸入上造成電壓瞬變的場合包括短路和過載。ACPL-C78X經過-2V到6V的直流電壓測試，加上高達-6V的瞬變電壓兩秒鐘，并未發(fā)生閂鎖反應或器件受損的情況[1]。

應該檢查VIN+和VIN-到GND1接地的輸入共模電壓 隔離放大器的差模輸入采用全差分開關電容電路實現(xiàn)。與使用具備差分式輸入的隔離放大器和模數(shù)轉換器類似，設計工程師必須了解通常會在數(shù)據手冊中標明的輸入共模電壓。舉例來說，ACPL-C78X的產品數(shù)據手冊就標明VIN+和VIN-的工作輸入電壓限制為±2V，超過這個限制就可能會損害增益和系統(tǒng)的性能[1]。

隔離

不應該混淆隔離電壓和工作電壓 在設計模擬信號隔離電路時，設計工程師必須考慮到隔離放大器的隔離電壓和連續(xù)工作電壓，以確保產品符合相關的安全標準。隔離電壓代表了在輸入和輸出上可以短暫承受的電壓大小，依UL 1577標準，Avago的每一個隔離放大器都通過加上大于或等于1.2倍額定電壓一秒鐘進行驗證和安全性測試，泄漏電流? 5μA，例如通過5000Vrms[2]驗證的ACPL-C78A在批量生產測試中，每個器件都以≥6000Vrms進行一秒鐘測試。隔離電壓是一個不應該被視為輸入輸出連續(xù)電壓的絕緣電壓規(guī)格。

工作電壓則是系統(tǒng)保證可以持續(xù)安全工作而不會傷害隔離屏障的最高電壓值，依IEC/EN/DIN EN 60747-5-2，ACPL-C78X系列的最高工作絕緣電壓為1140Vpeak，并且可以在806Vrms下連續(xù)工作。如果需要1000Vrms的工作電壓，那么可以使用HCNR201[3]，如果891Vpeak就可以滿足設計要求，HCPL-7800A[4]也可以是一個選擇。HCNR201和HCPL-7800A都是安華高科技公司所提供的高線性模擬光電耦合器產品。

電流感應的分流器選擇

搭配分流電阻，隔離放大器可以形成隔離電流傳感器，分流器的選擇通常是在最低功耗和最大精確性間進行折中。較小的電阻值可以降低功率耗損，但較大的電阻值則可以通過使用隔離放大器的完整輸入范圍來改善電路的精確性。由分流器在正常工作情況下可以承受的峰植電流和隔離放大器的目標輸入范圍，我們可以使用歐姆定律來計算出分流電阻的大小。

應該注意分流電阻隨溫度和時間的漂移 在決定分流電阻值后，我們還必須仔細考慮有關電阻本身誤差和穩(wěn)定性限制等相關的重要參數(shù)，在典型的電流感應應用環(huán)境中，使用?1%誤差的產品基本上已經足夠，如果需要更高的精確性，也可以選擇?0.1%甚至誤差更低的產品，或者采用調校方式來消除初始誤差。

調?？梢詫⒎至麟娮璞旧碚`差值所帶來的測量誤差消除，但卻無法解決因溫度和時間所造成的電阻漂移問題。電阻的溫度系數(shù)(TCR)是用來描述特定溫度范圍內因環(huán)境溫度改變所造成的電阻值變化，50ppm/oC的分流電阻是常見的選擇，市面上也提供有10ppm/oC的分流電阻產品，我們可以參考相關的產品數(shù)據手冊對它的工作條件進行研究，并留意有時可能出現(xiàn)的非線性響應。

不應該只注意標稱功率規(guī)格 分流器的額定功率是一個非常重要的選擇條件，在設計中，分流器上的功率消耗可以通過I(rms)2xR得出，脈沖電流所造成的功率耗損也應該加入計算。查看分流電阻規(guī)格時，如果考慮到環(huán)境溫度，設計工程師必須注意標稱額定功率外的情況，并參考功率下滑曲線。另外，和直接采用氣流散熱的產品比較，部分分流電阻還可以加上散熱片來有效強化可以處理的功率等級，因此最好使用具備足夠功率處理能力的分流電阻以保留設計的安全余?？臻g。