ISO122精密低成本隔離放大器設(shè)計指南

在電子工程師的日常工作中，隔離放大器是一個十分重要的組件，它在工業(yè)過程控制、電力監(jiān)測等多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。今天，我們就來深入探討一下TI公司生產(chǎn)的ISO122精密低成本隔離放大器。

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一、ISO122的基本信息

ISO122采用了新穎的占空比調(diào)制 - 解調(diào)技術(shù)，信號通過一個2pF的差分電容屏障進(jìn)行數(shù)字傳輸。這種數(shù)字調(diào)制方式使得屏障特性不會影響信號完整性，從而具有出色的可靠性和良好的高頻瞬態(tài)抗擾性。它的關(guān)鍵規(guī)格包括最大非線性度0.020%、信號帶寬50kHz以及200V/°C的 (V{OS}) 漂移。電源范圍為4.5V至18V， (V{S1}) 上的靜態(tài)電流為5mA， (V_{S2}) 上的靜態(tài)電流為±5.5mA，適用于廣泛的應(yīng)用場景。

ISO122有16引腳塑料DIP和28引腳SOIC兩種封裝形式，方便不同的設(shè)計需求。

二、主要特性

（一）電氣性能優(yōu)越

• 高壓擊穿測試：經(jīng)過100%的高壓擊穿測試，額定電壓為1500Vrms，能在高壓環(huán)境下穩(wěn)定工作，保障設(shè)備安全。
• 高隔離模式抑制比（IMR）：在60Hz時達(dá)到140dB，有效抑制干擾信號，提高信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
• 雙極性操作：輸出電壓 (V_{O}= pm 10V) ，可滿足不同極性信號的處理需求。
• 低非線性度：最大非線性度僅為0.020%，確保輸出信號的線性度，減少失真。

（二）使用便捷

• 固定單位增益配置：無需復(fù)雜的增益設(shè)置，使用起來非常方便，降低了設(shè)計難度。
• 寬電源范圍：電源范圍為±4.5V至±18V，能適應(yīng)不同的電源環(huán)境，提高了系統(tǒng)的靈活性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）工業(yè)過程控制

可用于傳感器隔離器、熱電偶、熱電阻（RTD）、壓力電橋和流量計的隔離，以及4 - 20mA環(huán)路隔離等。在這些應(yīng)用中，ISO122能夠有效隔離不同電路之間的干擾，提高測量和控制的精度。

（二）消除接地環(huán)路

在復(fù)雜的電氣系統(tǒng)中，接地環(huán)路可能會引入干擾信號，影響系統(tǒng)的正常運行。ISO122可以有效地消除接地環(huán)路，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）其他應(yīng)用

還可用于電機和SCR控制、電力監(jiān)測、基于PC的數(shù)據(jù)采集以及測試設(shè)備等領(lǐng)域，為這些系統(tǒng)提供可靠的信號隔離和處理。

四、典型應(yīng)用案例

（一）輸出濾波器設(shè)計

ISO122的輸出存在小的殘余解調(diào)紋波（典型值為10 - 20mVp - p）。為了消除這些紋波，同時不降低其50kHz的信號帶寬，可以添加一個簡單的濾波器。通過將ISO122與一個50kHz、 (Q = 1) 的兩極低通濾波器級聯(lián)，整體信號響應(yīng)變?yōu)槿龢O巴特沃斯響應(yīng)，實現(xiàn)了最大平坦的50kHz幅度響應(yīng)，并將輸出紋波降低到噪聲水平以下。

（二）電池監(jiān)測

在600V電池組的電壓監(jiān)測中，可以使用ISO122將電池作為隔離電壓的電源，實現(xiàn)對電池單元電壓的監(jiān)測。這種設(shè)計可以有效地隔離高電壓，保障監(jiān)測系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

（三）可編程增益放大器

在需要可變增益配置的應(yīng)用中，可以將ISO122與可編程增益放大器（如PGA102）配合使用。通過ISO150為PGA102提供增益引腳選擇選項，實現(xiàn)不同增益的設(shè)置。

五、設(shè)計注意事項

（一）電源供應(yīng)

每個電源引腳都應(yīng)使用1μF的鉭電容進(jìn)行旁路，并且電容應(yīng)盡可能靠近放大器放置。為了最小化DC - DC轉(zhuǎn)換器的饋通噪聲，可以在電源上使用π濾波器。

（二）布局設(shè)計

為了保持設(shè)備的隔離屏障，高側(cè)接地（引腳16或28）和低側(cè)接地（引腳8或14）之間的距離應(yīng)保持最大，設(shè)備下方的整個區(qū)域應(yīng)避免有任何導(dǎo)電材料。

（三）靜電放電（ESD）防護

ISO122的ESD保護能力有限，在存儲或處理過程中，應(yīng)將引腳短路在一起或?qū)⒃O(shè)備放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOS柵極受到靜電損壞。

ISO122是一款性能優(yōu)越、使用便捷的隔離放大器，在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計過程中，我們需要充分考慮其特性和注意事項，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用ISO122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。