Texas Instruments ISO672x數(shù)字隔離器：高性能與安全的完美結(jié)合

引言

在電子設(shè)計的世界里，數(shù)字隔離器就像是守護信號傳輸安全的衛(wèi)士。它們能有效防止電路間的電氣干擾和潛在危害，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。今天我們要深入了解的是Texas Instruments的ISO672x系列通用雙通道數(shù)字隔離器，它憑借出色的性能和豐富的特性成為了眾多應(yīng)用場景中的理想之選。

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核心特性剖析

高性能與安全認證

ISO672xB系列器件是高性能的雙通道數(shù)字隔離器，特別適用于對成本敏感且需要高達3000 VRMS（D封裝）隔離等級的應(yīng)用。這些器件通過了VDE、TUV、CSA和CQC等認證，為系統(tǒng)的安全運行提供了堅實的保障。其50 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率足以滿足大多數(shù)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅寯?shù)據(jù)能夠快速、準確地在隔離通道間傳輸。

強大的隔離屏障

該系列器件采用了TI的雙電容二氧化硅（SiO?）絕緣屏障，不僅提供了高電磁抗擾性和低輻射，還能在低功耗下隔離CMOS或LVCMOS數(shù)字輸入輸出。在450 VRMS的工作電壓下，具有長使用壽命，為系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。其高達3000 VRMS的隔離等級和±150 kV/μs的典型共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），能有效抵御各種瞬態(tài)干擾，保證信號的完整性。

寬工作范圍

• 電源范圍：支持1.71 V至1.89 V和2.25 V至5.5 V的寬電源范圍，為不同的電源系統(tǒng)設(shè)計提供了靈活性。而且，它還具備1.71 - V至5.5 - V的電平轉(zhuǎn)換功能，能夠方便地與不同電平的電路進行接口。
• 溫度范圍：可在 - 40°C至 + 125°C的寬溫度范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

低功耗與快速響應(yīng)

每個通道在1 Mbps時的典型電流僅為1.8 mA，具有低功耗的特點，能有效降低系統(tǒng)的能耗。同時，其典型的傳播延遲僅為11 ns，能夠快速地響應(yīng)輸入信號的變化，減少信號傳輸?shù)难舆t。

出色的電磁兼容性（EMC）

在復雜的工業(yè)環(huán)境中，電磁干擾是一個不可忽視的問題。ISO672xB系列器件通過創(chuàng)新的芯片設(shè)計和布局技術(shù)，顯著增強了電磁兼容性，具備系統(tǒng)級的靜電放電（ESD）、電快速瞬變（EFT）和浪涌抗擾能力，能夠承受±8 kV的IEC 61000 - 4 - 2接觸放電保護，同時還具有低輻射特性，減少對周圍環(huán)境的電磁干擾。

參數(shù)規(guī)格詳解

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于正確使用器件至關(guān)重要。ISO672x系列器件的電源電壓范圍為 - 0.5 V至6 V，輸入輸出電壓范圍為 - 0.5 V至VCCX + 0.5 V（最大不超過6 V），輸出電流范圍為 - 15 mA至15 mA，工作結(jié)溫范圍為 - 65°C至150°C。在實際設(shè)計中，必須確保器件的工作條件在這些額定值范圍內(nèi)，以避免器件損壞。

ESD額定值

靜電放電（ESD）是電子器件常見的失效原因之一。該系列器件的人體模型（HBM）靜電放電額定值為±6000 V，帶電設(shè)備模型（CDM）額定值為±1500 V，接觸放電額定值為±8000 V，能夠有效抵御靜電的沖擊，提高器件的可靠性。

推薦工作條件

為了保證器件的性能和可靠性，建議在推薦工作條件下使用。電源電壓VCC1和VCC2可獨立設(shè)置，范圍為1.71 V至1.89 V和2.25 V至5.5 V。輸入電壓的高電平范圍為0.7 x VCCI，低電平范圍為0至0.3 x VCCI。輸出電流根據(jù)不同的電源電壓和工作模式有所不同。數(shù)據(jù)速率范圍為0至50 Mbps，環(huán)境溫度范圍為 - 40°C至125°C。

熱性能

在高溫環(huán)境下，器件的熱性能直接影響其工作穩(wěn)定性。ISO672xB D（SOIC）8引腳封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻RθJA為104.6°C/W，ISO6721RB D（SOIC）8引腳封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻RθJA為98.5°C/W。這些熱性能參數(shù)可以幫助工程師在設(shè)計散熱系統(tǒng)時做出合理的決策。

功率額定值

不同型號的器件在最大功率耗散方面有所差異。例如，ISO6720B在Vcc1 = Vcc2 = 5.5 V、T = 150°C、C = 15 pF、輸入25 - MHz 50%占空比方波的條件下，最大功率耗散（兩側(cè)）為72 mW。了解這些功率額定值可以幫助工程師合理設(shè)計電源系統(tǒng)，確保器件在安全的功率范圍內(nèi)工作。

絕緣規(guī)格

絕緣規(guī)格是數(shù)字隔離器的重要指標之一。該系列器件的外部爬電距離和電氣間隙滿足相關(guān)標準要求，最小內(nèi)部間隙（內(nèi)部電氣間隙）DTI > 17 μm，相比跟蹤指數(shù)CTI > 400 V。在不同的絕緣標準下，如DIN EN IEC 60747 - 17和UL 1577，都具有相應(yīng)的隔離電壓額定值，如最大重復峰值隔離電壓VIORM為637 VPK，最大隔離工作電壓VIOWM為450 VRMS（AC）和637 VDC（DC），最大瞬態(tài)隔離電壓VIOTM為4242 VPK等。

安全相關(guān)認證

通過了VDE、CSA、UL、CQC和TUV等多項安全相關(guān)認證，為不同地區(qū)和行業(yè)的應(yīng)用提供了安全保障。例如，UL認證的隔離電壓為3000 VRMS，VDE認證符合相關(guān)絕緣標準，確保了器件在各種安全要求較高的應(yīng)用中能夠可靠使用。

應(yīng)用場景與設(shè)計建議

廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

ISO672xB系列器件適用于多種應(yīng)用場景，包括電源供應(yīng)、電網(wǎng)、電表、電機驅(qū)動、工廠自動化、樓宇自動化、照明和家電等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，它可以有效隔離不同電路之間的電氣連接，防止干擾和故障的傳播，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

典型應(yīng)用案例 - 隔離的4 - mA至20 - mA電流環(huán)

在工業(yè)應(yīng)用中，可與Texas Instruments的混合信號微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、變壓器驅(qū)動器和穩(wěn)壓器配合使用，創(chuàng)建一個隔離的4 - mA至20 - mA電流環(huán)。在設(shè)計時，需要注意電源電壓的選擇，Vcc1和Vcc2的范圍為1.71 V至1.89 V和2.25 V至5.5 V，同時需要在Vcc1和GND1、Vcc2和GND2之間分別連接0.1 μF的去耦電容，以減少電源噪聲的影響。

電源供應(yīng)建議

為了確保器件在不同數(shù)據(jù)速率和電源電壓下的可靠運行，建議在輸入和輸出電源引腳（VCC1和VCC2）附近分別放置一個0.1 μF的旁路電容。如果應(yīng)用中只有單個初級側(cè)電源，則可以使用變壓器驅(qū)動器為次級側(cè)生成隔離電源，例如Texas Instruments的SN6501或SN6505B。

PCB布局建議

合理的PCB布局對于減少電磁干擾（EMI）和提高器件性能至關(guān)重要。建議使用至少兩層的PCB設(shè)計，對于要求更高的EMI性能的應(yīng)用，可以使用四層板，層疊順序為頂部高速信號層、接地層、電源層和底部低頻信號層。高速信號走線應(yīng)盡量在頂層進行，避免使用過孔，以減少電感和信號失真。同時，將接地層和電源層相鄰放置可以增加高頻旁路電容，提高電源的穩(wěn)定性。

總結(jié)與展望

Texas Instruments的ISO672x系列數(shù)字隔離器以其高性能、高安全性和出色的電磁兼容性，為電子工程師在設(shè)計各種應(yīng)用系統(tǒng)時提供了一個可靠的選擇。無論是在工業(yè)自動化、電力系統(tǒng)還是其他領(lǐng)域，它都能有效地隔離信號，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對數(shù)字隔離器的性能和功能要求也會越來越高。相信ISO672x系列器件會不斷進行優(yōu)化和升級，為電子行業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。

作為電子工程師，在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇器件的型號和參數(shù)，同時注意PCB布局和電源設(shè)計等方面的細節(jié)，以充分發(fā)揮ISO672x系列數(shù)字隔離器的優(yōu)勢。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)驗和見解。