如何選擇數字隔離器

如何選擇數字隔離器

德州儀器 發表於 2020-10-22 09:16:46

隨著數字隔離器在工業和汽車應用中的日益普及，設計人員會面對眾多的可用選件，如何為系統選擇合適的設備？面對這些挑戰，大多數數字隔離器在設計時都考慮了特定的系統要求和應用，使得設計人員必須對不計其數的規格和功能進行分類，確保他們選擇的設備能夠滿足系統要求。選擇錯誤的設備可能會對系統的整體設計產生重大影響，導致產品無法滿足法規要求，或者無法在預算範圍內提供可靠的解決方案。

找到合適的設備並非難事。本文將逐步介紹選擇數字隔離器的一些關鍵步驟，從而簡化您的搜索。

步驟1：了解您的隔離規範要求

第一步是了解系統的隔離規範要求。儘管有時似乎存在無窮無盡的需求，但在選型初期，工程師們可以從一些關鍵的因素開始考量。

·隔離耐壓（VISO）：基本隔離和≤3，000 VRMS是否足以滿足您的設計要求？或者設計要求需要≥5，000 VRMS？本規範通常由系統的法規要求設置，代表隔離器可堅持至少60秒不被電壓擊穿。

·工作電壓（VIOWM）：隔離柵在產品使用壽命內需要承受的恆定電壓是多少？

·浪湧隔離等級（VIOSM）–是否需要增強隔離？需要一個能夠承受》 10 kV浪湧脈衝的隔離器。

·爬電距離/電氣間隙：4毫米封裝的爬電距離/電氣間隙是否足夠，或者您的系統標準要求8毫米或更高的規格？

·共模瞬變抗擾度（CMTI）：隔離器是否可用於諸如電機驅動或太陽能逆變器等嘈雜的環境中（在這些環境中數據完整性至關重要，任何位錯誤都可能導致危險的短路事件）？如果如此，那麼高CMTI額定值對於您的數字隔離器至關重要。

·能耗：整體系統功耗是否對您的應用是至關重要的規格（例如，4至20 mA迴路供電或電池供電的系統）？

·數據速率：您的通信接口需要什麼數據速率？您正在運行低速UART速度還是高速≥100-Mbps數據協議？

步驟2：選擇合適的封裝

縮小數字隔離器規格要求後，下一步需要考慮不同的封裝選擇。封裝在隔離方面可能會產生很大的差異，因為封裝尺寸和特性直接影響設備的高電壓性能。選擇正確的封裝時，上述討論的某些相同的高電壓要求（爬電距離、電氣間隙、工作電壓、浪湧電壓、隔離耐壓）可能會起作用。具有較大爬電距離和電氣間隙的較大封裝將允許使用更高的隔離電壓規格。如果使用較小的封裝選項可以同時滿足您的系統法規要求，則可考慮使用此選項來幫助節省電路板空間和成本。此外，需考慮您的通信接口需要多少個隔離通道，因為較高的通道數量將決定可使用哪種封裝類型。

在TI 高精度實驗室視頻「1.6 TI高精度實驗室 – 隔離：什麼是爬電距離和電氣間隙？」中了解有關爬電距離和電氣間隙及其對隔離的影響的更多信息。

步驟3：確定通道數和配置

確定好規格、要求和封裝之後，僅需考慮其他幾個選項。首先，確定您的信號需要多少個隔離通道以及每個信號的發送方向。這將有助於確定所需的通道數量和通道配置。接下來，考慮您偏好設計的默認輸出狀態（或故障安全狀態）。這確定了當數字隔離器的輸入通道未上電或引腳懸空時，輸出管腳將處於哪種預定義狀態（高電平或低電平）。選項可能同時適用於默認的高輸出和低輸出。

步驟4：評估可用設備

如果您已經準備好將您的數字隔離器知識付諸實踐，圖1是一個簡單的數字隔離器選擇流程圖，它可以幫助您確定適合您的設計的TI器件。圖2可幫助您找到合適的封裝代號，圖3並排顯示了每個封裝的比例。

圖1：TI數字隔離器選擇流程圖

使用此列表可在TI數字隔離器選擇流程圖中了解有關設備的更多信息：

·ISO78xx：DW和DWW封裝中具有8000-VPK隔離電壓的最高隔離等級增強型數字隔離器。設備包括ISO7810。

·ISO77xx：基本和增強型數字隔離器。設備包括ISO7741。

·ISO70xx：超低功耗數字隔離器。設備包括ISO7021。

·ISO73xx：低功耗、低抖動數字隔離器。設備包括ISO7341-Q1。

·ISO76xx：高速150 Mbps隔離。設備包括ISO7641FM。

·ISO67xx：基本和增強隔離，適用於成本敏感型應用。設備包括ISO6741。

圖2：TI數字隔離器封裝類型選擇流程圖

圖3：可用封裝選項的比較

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