有關(guān)數(shù)字隔離器的七大設計問題

作者：德州儀器Luke Trowbridge

您是否正在搜尋有關(guān)數(shù)字隔離器的更多信息？我們將為您提供幫助。根據(jù) TI E2E? 社區(qū)的反饋，我們搜集并整理了關(guān)于數(shù)字隔離器設計攻關(guān)的最常見問題清單。希望這份清單能為您提供隔離信號與電源的有用見解。

1.基礎型和增強型數(shù)字隔離器至簡的區(qū)別是什么？

基礎型數(shù)字隔離器必須根據(jù)組件級標準，通過一套測試，如 Deutsches Institut für Normung （DIN） V Verband der Elektrotechnik， Elektronik und Informationstechnik （VDE） V 0884-11。DIN V 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；及最大重復峰值隔離電壓，VIORM（參見白皮書“高壓增強型隔離：定義與測試方法”中的解釋）。增強型數(shù)字隔離器，除通過這些測試外，還必須通過最小浪涌電壓測試等級 10，000 VPK.測試。

2.能為數(shù)字隔離器兩端施加不同的電壓嗎？

可以。數(shù)字隔離器可以在建議的工作條件下為設備兩端供電。由于隔離勢壘隔離了兩端，每端均可在建議的工作條件下獨立施加任意電壓值。舉例來說，可以為 ISO7721 施加 3.3 V VCC1（在 2.25 V - 5.5 V 之間）和 5 V VCC2（也在 2.25 V - 5.5 V 之間）。除構(gòu)建隔離外，通過這種方法，您還可以把數(shù)字隔離器用作邏輯電平轉(zhuǎn)換器。隔離器兩端相互獨立。

3.數(shù)字隔離器信號電壓可以異于它的電源電壓嗎？

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

4.無輸入信號的數(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電壓或者說引腳保留為浮置，它相應的輸出引腳為預定義狀態(tài)（稱為默認狀態(tài)或故障保護狀態(tài)），可能為低，也可能為高，這取決于所選的設備。設備部件編號的后綴“F”，指示該隔離器輸出通道的默認狀態(tài)。例如，ISO7721DWR 中沒有 F，則表示該設備的默認狀態(tài)為高。同樣的，ISO7721FDWR 中有 F，則表示該設備的默認狀態(tài)為低。

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

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

例如，對于 ISO7721DWR 來說，最佳做法是將不用的信號輸入引腳通過上拉電阻連接到它的 VCC（首選 4.7-kΩ 電阻）。對于 TI ISO7721FDWR，最好是將不用的信號輸入引腳接至它的接地引腳。對于這兩種設備，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？

您可以根據(jù)其數(shù)據(jù)表列出的規(guī)格來計算數(shù)字隔離器的功耗。找到與輸入電壓（2.5 V、3.3 V 和 5 V）對應的電源電流特性表。在這個表格中，找到最接近于您的應用信號速度的數(shù)據(jù)傳輸率。數(shù)據(jù)表中將列出針對該特定數(shù)據(jù)傳輸率的電流消耗，分別作為隔離勢壘各端的電流（ICC1 和 ICC2）。將這兩個電流值相加，您將獲得工作條件下的設備總電流消耗。用這個總電流消耗除以數(shù)字隔離器的通道數(shù)，就得到了每個通道的電流消耗。某些數(shù)據(jù)表還分別提供每個通道的總供電電流。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 4.2 μA，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用需要而定。

一個選擇是使用 TI SN6501這樣的變壓器驅(qū)動器，此種驅(qū)動器可用于具有次級側(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1.5 W，可作為隔離型電源。此設備具有高度靈活性，幾乎可用在所有應用中。這是因為變壓器和匝數(shù)比能為電源提供必要的隔離等級和輸出電壓。如果您需要為其他設備提供隔離電源，則可使用 SN6505x 而不是 SN6501，獲得高達 5 W 的輸出功率。SN6505 具有額外的保護特性，例如過載和短路、熱關(guān)斷、軟啟動和壓擺率控制等，方便設計人員構(gòu)筑穩(wěn)健的解決方案。

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