如何選擇數(shù)字隔離器

隨著數(shù)字隔離器在工業(yè)和汽車應(yīng)用中的日益普及，設(shè)計(jì)人員會(huì)面對(duì)眾多的可用選件，如何為系統(tǒng)選擇合適的設(shè)備？面對(duì)這些挑戰(zhàn)，大多數(shù)數(shù)字隔離器在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了特定的系統(tǒng)要求和應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員必須對(duì)不計(jì)其數(shù)的規(guī)格和功能進(jìn)行分類，確保他們選擇的設(shè)備能夠滿足系統(tǒng)要求。選擇錯(cuò)誤的設(shè)備可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響，導(dǎo)致產(chǎn)品無法滿足法規(guī)要求，或者無法在預(yù)算范圍內(nèi)提供可靠的解決方案。

找到合適的設(shè)備并非難事。本文將逐步介紹選擇數(shù)字隔離器的一些關(guān)鍵步驟，從而簡(jiǎn)化您的搜索。

步驟1：了解您的隔離規(guī)范要求

第一步是了解系統(tǒng)的隔離規(guī)范要求。盡管有時(shí)似乎存在無窮無盡的需求，但在選型初期，工程師們可以從一些關(guān)鍵的因素開始考量。

●   隔離耐壓（V_ISO）：基本隔離和≤3,000 V_RMS是否足以滿足您的設(shè)計(jì)要求？或者設(shè)計(jì)要求需要≥5,000 V_RMS？本規(guī)范通常由系統(tǒng)的法規(guī)要求設(shè)置，代表隔離器可堅(jiān)持至少60秒不被電壓擊穿。

●   工作電壓（V_IOWM）：隔離柵在產(chǎn)品使用壽命內(nèi)需要承受的恒定電壓是多少？

●   浪涌隔離等級(jí)（V_IOSM）–是否需要增強(qiáng)隔離？需要一個(gè)能夠承受> 10 kV浪涌脈沖的隔離器。

●   爬電距離/電氣間隙：4毫米封裝的爬電距離/電氣間隙是否足夠，或者您的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求8毫米或更高的規(guī)格？

●   共模瞬變抗擾度（CMTI）：隔離器是否可用于諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)或太陽(yáng)能逆變器等嘈雜的環(huán)境中（在這些環(huán)境中數(shù)據(jù)完整性至關(guān)重要，任何位錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致危險(xiǎn)的短路事件）？如果如此，那么高CMTI額定值對(duì)于您的數(shù)字隔離器至關(guān)重要。

●   能耗：整體系統(tǒng)功耗是否對(duì)您的應(yīng)用是至關(guān)重要的規(guī)格（例如，4至20 mA回路供電或電池供電的系統(tǒng)）？

●   數(shù)據(jù)速率：您的通信接口需要什么數(shù)據(jù)速率？您正在運(yùn)行低速UART速度還是高速≥100-Mbps數(shù)據(jù)協(xié)議？

步驟2：選擇合適的封裝

縮小數(shù)字隔離器規(guī)格要求后，下一步需要考慮不同的封裝選擇。封裝在隔離方面可能會(huì)產(chǎn)生很大的差異，因?yàn)榉庋b尺寸和特性直接影響設(shè)備的高電壓性能。選擇正確的封裝時(shí)，上述討論的某些相同的高電壓要求（爬電距離、電氣間隙、工作電壓、浪涌電壓、隔離耐壓）可能會(huì)起作用。具有較大爬電距離和電氣間隙的較大封裝將允許使用更高的隔離電壓規(guī)格。如果使用較小的封裝選項(xiàng)可以同時(shí)滿足您的系統(tǒng)法規(guī)要求，則可考慮使用此選項(xiàng)來幫助節(jié)省電路板空間和成本。此外，需考慮您的通信接口需要多少個(gè)隔離通道，因?yàn)檩^高的通道數(shù)量將決定可使用哪種封裝類型。

在TI 高精度實(shí)驗(yàn)室視頻“ 1.6 TI高精度實(shí)驗(yàn)室 – 隔離：什么是爬電距離和電氣間隙？ ”中了解有關(guān)爬電距離和電氣間隙及其對(duì)隔離的影響的更多信息。

步驟3：確定通道數(shù)和配置

確定好規(guī)格、要求和封裝之后，僅需考慮其他幾個(gè)選項(xiàng)。首先，確定您的信號(hào)需要多少個(gè)隔離通道以及每個(gè)信號(hào)的發(fā)送方向。這將有助于確定所需的通道數(shù)量和通道配置。接下來，考慮您偏好設(shè)計(jì)的默認(rèn)輸出狀態(tài)（或故障安全狀態(tài)）。這確定了當(dāng)數(shù)字隔離器的輸入通道未上電或引腳懸空時(shí)，輸出管腳將處于哪種預(yù)定義狀態(tài)（高電平或低電平）。選項(xiàng)可能同時(shí)適用于默認(rèn)的高輸出和低輸出。

步驟4：評(píng)估可用設(shè)備

如果您已經(jīng)準(zhǔn)備好將您的數(shù)字隔離器知識(shí)付諸實(shí)踐，圖1是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字隔離器選擇流程圖，它可以幫助您確定適合您的設(shè)計(jì)的TI器件。圖2可幫助您找到合適的封裝代號(hào)，圖3并排顯示了每個(gè)封裝的比例。

圖1 TI數(shù)字隔離器選擇流程圖

使用此列表可在TI數(shù)字隔離器選擇流程圖中了解有關(guān)設(shè)備的更多信息：

●   ISO78xx：DW和DWW封裝中具有8000-VPK隔離電壓的最高隔離等級(jí)增強(qiáng)型數(shù)字隔離器。設(shè)備包括ISO7810。

●   ISO77xx：基本和增強(qiáng)型數(shù)字隔離器。設(shè)備包括ISO7741。

●    ISO70xx：超低功耗數(shù)字隔離器。設(shè)備包括ISO7021。

●   ISO73xx：低功耗、低抖動(dòng)數(shù)字隔離器。設(shè)備包括ISO7341-Q1。

●   ISO76xx：高速150 Mbps隔離。設(shè)備包括ISO7641FM。

●   ISO67xx：基本和增強(qiáng)隔離，適用于成本敏感型應(yīng)用。設(shè)備包括ISO6741。

圖2 TI數(shù)字隔離器封裝類型選擇流程圖

圖3 可用封裝選項(xiàng)的比較

其他資源：

●   在白皮書“實(shí)現(xiàn)高壓信號(hào)隔離質(zhì)量和可靠性中，了解有關(guān)TI行業(yè)領(lǐng)先的隔離技術(shù)的更多信息?！?/span>

●   在白皮書“高壓增強(qiáng)隔離：定義和測(cè)試方法中，可以更好地了解關(guān)鍵的高壓隔離參數(shù)。”

●   查看所有的TI數(shù)字隔離器認(rèn)證。