安森美高速3通道數(shù)字隔離器NCID9301和NCID9311：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)字隔離器是保障系統(tǒng)安全和可靠運(yùn)行的關(guān)鍵組件。安森美的NCID9301和NCID9311高速3通道數(shù)字隔離器，憑借其獨(dú)特的技術(shù)和出色的性能，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢。今天，我們就來深入了解一下這兩款數(shù)字隔離器。

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產(chǎn)品概述

NCID9301和NCID9311是具有輸出使能功能的高速3通道數(shù)字隔離器。它們采用安森美專利的片外電容隔離技術(shù)和優(yōu)化的IC設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高絕緣性和高抗噪性，具備高共模抑制和電源抑制特性。該器件采用16引腳寬體小外形封裝，適用于多種應(yīng)用場景。

由于網(wǎng)絡(luò)問題，暫時(shí)無法為你獲取高速3通道數(shù)字隔離器應(yīng)用場景的相關(guān)信息。我們先接著介紹NCID9301和NCID9311的其他特性。

框圖

產(chǎn)品特性

高電壓絕緣性能

• 隔離距離：通過片外電容隔離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了≥0.5mm的絕緣距離（DTI），確保可靠的高電壓絕緣。
• 最大工作絕緣電壓：可達(dá)2000Vpeak，能有效隔離不同系統(tǒng)間的電壓。
• 爬電和電氣間隙距離：具備8mm的爬電和電氣間隙距離，進(jìn)一步增強(qiáng)了高電壓絕緣的可靠性。

通信能力

支持雙向通信，可滿足不同應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)傳輸需求。

抗干擾能力

• 共模抑制：最小共模抑制比達(dá)到100kV/s，能有效抑制共模干擾，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
• 電源抑制：在寬電源電壓范圍（2.5V - 5.5V）和溫度范圍（-40°C - 125°C）內(nèi)，性能穩(wěn)定，具備良好的電源抑制能力。

功能特性

• 輸出使能功能：提供初級和次級側(cè)的輸出使能功能，方便用戶控制輸出狀態(tài)。
• 過溫檢測：內(nèi)置過溫檢測功能，當(dāng)環(huán)境溫度超過約160°C時(shí)，輸出引腳自動(dòng)切換到默認(rèn)狀態(tài)，溫度下降約20°C后恢復(fù)正常，保護(hù)IC免受熱損壞。

安全認(rèn)證

獲得了UL1577認(rèn)證，可承受5000VRMS一分鐘的耐壓測試，DIN EN/IEC 60747 - 17認(rèn)證正在進(jìn)行中，為產(chǎn)品的安全性提供了可靠保障。

產(chǎn)品規(guī)格

引腳定義

兩款產(chǎn)品的引腳定義明確，分別為不同通道的輸入、輸出、電源和地等功能提供了相應(yīng)的引腳。例如，VINA、VINB、VINC為通道A、B、C的輸入引腳，VOA、VOB、VOC為通道A、B、C的輸出引腳，VDD1和VDD2分別為兩側(cè)的電源引腳，GND1和GND2為對應(yīng)的地引腳。

真值表

通過真值表可以清晰地了解輸入信號（VINX）、使能引腳（ENx）、輸入側(cè)電源（VDDI）和輸出側(cè)電源（VDDo）與輸出信號（VOX）之間的邏輯關(guān)系，方便工程師進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和調(diào)試。

安全和絕緣等級

詳細(xì)規(guī)定了產(chǎn)品的安全和絕緣等級參數(shù)，如安裝分類、氣候分類、污染程度、比較跟蹤指數(shù)（CTI）等，確保產(chǎn)品在不同環(huán)境下的安全使用。

電氣特性

包括輸出電壓、輸入電流、輸入閾值電壓、共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）等參數(shù)，為工程師評估產(chǎn)品在不同工作條件下的性能提供了依據(jù)。

開關(guān)特性

分別給出了NCID9301和NCID9311的傳播延遲、脈沖寬度失真、傳播延遲偏差等開關(guān)特性參數(shù)，幫助工程師優(yōu)化電路的時(shí)序設(shè)計(jì)。

典型應(yīng)用

NCID9301和NCID9311適用于多種應(yīng)用場景，以下是一些典型的應(yīng)用：

• 隔離PWM控制：在電機(jī)控制等領(lǐng)域，通過隔離PWM信號，可以有效避免不同電路之間的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 工業(yè)現(xiàn)場總線通信：工業(yè)環(huán)境中存在大量的電磁干擾和噪聲，數(shù)字隔離器可以隔離不同設(shè)備之間的電氣連接，保證通信的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，如CAN、Profibus等現(xiàn)場總線通信。
• 微處理器系統(tǒng)接口：用于SPI、I2C等接口的隔離，保護(hù)微處理器免受外部電路的干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同電壓等級系統(tǒng)之間的通信。
• 可編程邏輯控制：在PLC系統(tǒng)中，隔離器可以隔離輸入輸出信號，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，確?？刂菩盘柕臏?zhǔn)確傳輸。
• 隔離數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：在數(shù)據(jù)采集過程中，隔離器可以防止外部信號對采集系統(tǒng)的干擾，提高數(shù)據(jù)采集的精度和可靠性。
• 電壓電平轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)不同電壓等級之間的信號轉(zhuǎn)換，同時(shí)提供電氣隔離，保護(hù)電路安全。

工作原理

NCID9301和NCID9311通過一對片外電容實(shí)現(xiàn)芯片間的電流隔離，利用數(shù)字電路處理信號并通過0.5mm厚的隔離屏障。在通信過程中，通過串行器/解串器和曼徹斯特編碼器/解碼器功能塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和編碼，使數(shù)據(jù)更適合傳輸。信號通過片外陶瓷電容，采用開關(guān)鍵控（OOK）技術(shù)進(jìn)行傳輸，在發(fā)射端調(diào)制信號，接收端通過包絡(luò)檢測技術(shù)解調(diào)信號，最終輸出數(shù)據(jù)。

布局建議

PCB設(shè)計(jì)

推薦使用4層FR4 PCB，底層為接地層，中間層為電源層，頂層和底層分別布置信號線和電源填充、信號線和接地填充。這種布局可以利用層間電容，輔助旁路電容，抑制噪聲和電磁干擾。

隔離電路布局

隔離電路應(yīng)采用獨(dú)立的接地和電源平面，器件下方區(qū)域應(yīng)避免布置電源、接地或信號線。同時(shí)，要保持不小于器件封裝規(guī)定的最小爬電距離的間隙。

旁路電容

在電源引腳（1和16）和接地引腳（2和15）附近2mm內(nèi)，至少連接一對低ESR的旁路電容，推薦值分別為1μF和0.1μF，高頻、低容值電容應(yīng)更靠近器件引腳。將器件的接地引腳（2、8、9和15）通過過孔直接連接到對應(yīng)的接地平面。

訂購信息

產(chǎn)品提供多種型號和包裝選項(xiàng)，包括工業(yè)級和汽車級，有管裝和卷帶包裝可供選擇。對于汽車級產(chǎn)品，NCIV前綴適用于有獨(dú)特場地和控制變更要求的應(yīng)用，且具備AEC - Q100認(rèn)證和PPAP能力。

總結(jié)

安森美的NCID9301和NCID9311高速3通道數(shù)字隔離器憑借其出色的性能、豐富的功能和可靠的安全性，為電子工程師在設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇產(chǎn)品型號和封裝，同時(shí)遵循布局建議，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用數(shù)字隔離器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。