ISOW774x-Q1：高性能四通道數(shù)字隔離器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)字隔離器是保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵組件。今天，我們要深入探討的是德州儀器（TI）推出的 ISOW7741-Q1 和 ISOW7742-Q1 四通道數(shù)字隔離器，它集成了低輻射、低噪聲的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，為電子工程師們帶來了全新的設(shè)計(jì)解決方案。

文件下載：isow7742-q1.pdf

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

汽車級應(yīng)用資質(zhì)

該系列產(chǎn)品通過了 AEC-Q100 認(rèn)證，可在 -40°C 至 +125°C 的環(huán)境溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，這使得它非常適合汽車應(yīng)用，如混合動力、電動和動力傳動系統(tǒng)（EV/HEV）、電池管理系統(tǒng)（BMS）以及車載充電器（OBC）等。

高速數(shù)據(jù)傳輸

具備 100 Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠滿足大多數(shù)高速數(shù)據(jù)通信的需求，確保數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸。

集成高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器

集成的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器具有低輻射、低噪聲的特點(diǎn)，優(yōu)化后的輻射性能符合 CISPR25 標(biāo)準(zhǔn)。其工作頻率為 25 MHz 的低頻功率轉(zhuǎn)換器，有效降低了噪聲。輸出紋波低至 24 mV，在最大負(fù)載下的效率可達(dá) 46%，輸出功率最高可達(dá) 0.55 W，輸出電壓精度為 5%。不同電壓轉(zhuǎn)換下的最大可用負(fù)載電流也各有不同，如 5 V 轉(zhuǎn) 5 V 時為 110 mA，5 V 轉(zhuǎn) 3.3 V 時為 140 mA，3.3 V 轉(zhuǎn) 3.3 V 時為 60 mA。

獨(dú)立電源供應(yīng)

通道隔離器和電源轉(zhuǎn)換器采用獨(dú)立的電源供應(yīng)，邏輯電源（(V{IO})）范圍為 1.71 V 至 5.5 V，電源轉(zhuǎn)換器電源（(V{DD})）范圍為 3 V 至 5.5 V，這種設(shè)計(jì)提供了更大的電源靈活性。

強(qiáng)大的電磁兼容性（EMC）

具備系統(tǒng)級的 ESD、EFT 和浪涌抗擾能力，隔離屏障可提供 ±8 kV 的 IEC 61000-4-2 接觸放電保護(hù)，有效抵御各種電磁干擾，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

多種隔離選項(xiàng)

提供增強(qiáng)型和基本型隔離選項(xiàng)，典型的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）高達(dá) 100 kV/μs，能夠有效隔離數(shù)字 I/O 信號，保護(hù)敏感電路。

安全認(rèn)證齊全

獲得了 VDE 增強(qiáng)型和基本型絕緣認(rèn)證（DIN EN IEC 60747-17）、UL 1577 組件認(rèn)可計(jì)劃、IEC 62368-1、IEC 61010-1、IEC 60601-1 和 GB 4943.1-2011 等多項(xiàng)安全認(rèn)證，為產(chǎn)品的安全性提供了可靠保障。

產(chǎn)品詳細(xì)描述

隔離原理

信號隔離通道采用雙電容二氧化硅（(SiO_{2})）絕緣屏障分隔邏輯輸入和輸出緩沖器，而電源隔離則使用薄膜聚合物作為絕緣材料的片上變壓器。這種設(shè)計(jì)有效地隔離了信號和電源，減少了干擾。

輸出默認(rèn)狀態(tài)

對于不帶 F 后綴的 ISOW7741Q1 和 ISOW7742-Q1 設(shè)備，若輸入信號丟失，默認(rèn)輸出為高；而帶 F 后綴的設(shè)備，默認(rèn)輸出為低。

電源靈活性

該設(shè)備可以通過在 PCB 上將 (V{IO}) 和 (V{DD}) 連接在一起，使用 3 V 至 5.5 V 的單電源電壓工作。如果需要更低的邏輯電平，支持 1.71 V 至 5.5 V 的邏輯電源（(V{IO})），且可獨(dú)立于 3 V 至 5.5 V 的電源轉(zhuǎn)換器電源（(V{DD})）。

保護(hù)特性

設(shè)計(jì)中考慮了多種增強(qiáng)保護(hù)功能，包括軟啟動以限制浪涌電流、過壓和欠壓鎖定、EN/FLT 引腳的故障檢測、過載和短路保護(hù)以及熱關(guān)斷等，確保設(shè)備在各種異常情況下的安全性和可靠性。

應(yīng)用場景與設(shè)計(jì)建議

應(yīng)用場景

由于其集成的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和高性能的隔離特性，ISOW774x-Q1 非常適合空間受限的應(yīng)用，如在一些對電路板空間要求苛刻的設(shè)備中，可以節(jié)省額外的隔離電源空間。同時，也適用于高電壓應(yīng)用，避免了使用滿足高隔離規(guī)格的大型、昂貴的電源變壓器。

設(shè)計(jì)建議

在設(shè)計(jì)過程中，要注意電源供應(yīng)的穩(wěn)定性。(VISOOUT) 需要連接到 (VISOIN)，以確保反饋通道正常工作，調(diào)節(jié) DC-DC 轉(zhuǎn)換器?？梢酝ㄟ^直接連接或使用始終保持供電的 LDO 來實(shí)現(xiàn)，建議在 (VISOOUT) 和 (VISOIN) 之間使用鐵氧體磁珠，以進(jìn)一步降低輻射。

輸入電源（(V{IO}) 和 (V{DD})）必須具有適當(dāng)?shù)碾娏黝~定值，以支持輸出負(fù)載和滿足最終應(yīng)用所需的最大數(shù)據(jù)速率下的開關(guān)操作。對于 110 mA 的輸出負(fù)載電流，建議輸入電流限制大于 600 mA，對于較低的輸出負(fù)載電流，輸入電流限制可相應(yīng)降低。

布局要點(diǎn)

PCB 布局

采用低成本的兩層 PCB 通?？梢詫?shí)現(xiàn)良好的 EMC 性能。高速信號走線應(yīng)布置在頂層，避免使用過孔，以減少電感引入，確保隔離器與數(shù)據(jù)鏈路的發(fā)射和接收電路之間的互連清晰。在高速信號層旁邊放置實(shí)心接地層，可建立傳輸線互連的受控阻抗，并為回流電流提供低電感路徑。將電源層與接地層相鄰放置，可創(chuàng)建約 (100 pF / in^{2}) 的額外高頻旁路電容。較慢速度的控制信號可布置在底層，以提供更大的布線靈活性。

電容和磁珠放置

高頻旁路電容（10 nF）應(yīng)靠近 (V{DD}) 和 (VISOOUT) 引腳放置，距離設(shè)備引腳小于 1 mm，建議使用 0402 尺寸的電容，以提供最小的電感（ESL）。電源轉(zhuǎn)換器輸入（(V{DD})）和輸出（(VISOOUT)）供應(yīng)引腳應(yīng)放置至少 10 μF 的大容量電容。(V_{DD}) 和 GND1 以及 (VISOOUT) 和 GND2 的走線在旁路電容之前應(yīng)保持對稱。在 (VISOOUT) 和 GND2 路徑上放置兩個 0402 尺寸的鐵氧體磁珠（型號：BLM15EX331SN1），以增加高頻噪聲的阻抗。

總結(jié)

ISOW7741-Q1 和 ISOW7742-Q1 四通道數(shù)字隔離器憑借其卓越的性能、豐富的保護(hù)特性和靈活的電源設(shè)計(jì)，為電子工程師們提供了一個強(qiáng)大的工具。在汽車、工業(yè)等多個領(lǐng)域的應(yīng)用中，它能夠有效地提高系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能幫助工程師們更好地了解和應(yīng)用這款產(chǎn)品，在實(shí)際設(shè)計(jì)中發(fā)揮其最大優(yōu)勢。大家在使用過程中有什么問題或獨(dú)特的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評論區(qū)分享交流。