淺析數(shù)字電容隔離器的磁場抗擾度
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電容隔離器的結(jié)構(gòu)
電容隔離器由兩塊硅芯片—一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收機(jī)組成（請(qǐng)參見圖2）。數(shù)據(jù)傳輸在由兩個(gè)電容構(gòu)成的差動(dòng)隔離層之間進(jìn)行，在每個(gè)電容的二氧化硅 (SiO2) 電介質(zhì)兩端都有一塊銅頂片和一個(gè)導(dǎo)電硅底片。發(fā)送器芯片的驅(qū)動(dòng)器輸出通過一些接合線連接到接收機(jī)芯片上隔離電容的頂片。通過將電容的底片連接接收機(jī)輸入構(gòu)成了一個(gè)導(dǎo)電環(huán)路。圖3顯示了隔離層的等效電路結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)示出了金接合線之間的環(huán)路區(qū)域。很明顯，穿過該環(huán)路的磁場將會(huì)產(chǎn)生一個(gè) EMF，其表示下面RC網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓噪聲Vn1。我們常常碰到的第二種差動(dòng)噪聲部分Vn2，其產(chǎn)生原因是共模噪聲到差動(dòng)噪聲的轉(zhuǎn)換。兩個(gè)噪聲分量共同組成了綜合噪聲Vn。如果只考慮EMF的影響，則可以保守地將Vn一分為二：
圖2 電容隔離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化結(jié)構(gòu)圖
圖3 隔離層的等效電路結(jié)構(gòu)圖
若要觸發(fā)接收機(jī)，RC網(wǎng)絡(luò)的輸出必須提供一個(gè)差動(dòng)輸入電壓VID，其超出了接收機(jī)輸入閾值。是否出現(xiàn)偽觸發(fā)，具體取決于RC網(wǎng)絡(luò)的增益響應(yīng)G（f）。
將差動(dòng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為單端網(wǎng)絡(luò)（請(qǐng)參見圖4），簡化了G (f) 的推導(dǎo)過程，但卻要求C′1 = 2C1，R′1= R1/2，C′2 = 2C2，以及 R′2 = R2/2。
圖4 單端RC網(wǎng)絡(luò)
一次電路仿真證實(shí)了RC網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)一階高通濾波器，其C′1和R′1為主要組件，頻率高達(dá)100 MHz（參見圖5中藍(lán)色曲線）。超出這一頻率以后，寄生組件C′2和R′2生效，從而引起稍稍偏離于線性的斜率。因此，頻率達(dá)到100 MHz 以后，增益響應(yīng)可以表示為VID/vn的比：
確定不會(huì)引起偽接收機(jī)觸發(fā)的最大允許噪聲，要求對(duì)方程式5求解vn：
然后，將vn代入方程式4，得到以伏特為單位的最大容許EMF：
將EMF代入方程式3，得到最大可能磁通密度：
圖5 增益幅度頻率響應(yīng) |G(f)|
評(píng)論