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耦合技能的使用

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  3.4 阻隔功能

    三个首要规范验证了关于阻隔维护的必要性,其分别为UL 1577、IEC 60747-5-2和CSA。虽然每一种规范都稍有不同,可是均供给了一个比照阻隔功能的规范。IEC、UL和CSA的测验证明了输入和输出之间电介质击穿以外的电压。运用这些规范十分简略,由于测验规范和阻隔办法无关。图10显现了阻隔测验是如何将阻隔器看作是两头器材的。虽然每种器材的物理结构存在差异,但阻隔测验却是在电介质击穿电压上测定的。

    UL 1577、IEC 60747-5-2、IEC 61010-1和CSA测验了ISO72x系列阻隔功能。表1显现了阐明该三种阻隔技能的这五个器材的阻隔功能。

    一切这三个测验,即UL、CSA和IEC,均对阻隔层的质量进行了测验。UL和 CSA测验均为应力测验,其运用由厂商设置的规则时刻对电介质击穿电压进行测验。在该测验期间,电介质的击穿便是呈现的一个毛病。IEC测验运用一种被称为部分放电的现象来勘探电介质内的无效(void)。一个大电压被运用于该器材中,其是由厂商界说的作业电压的一个函数,然后被下降至另一个电压电平,即 Vm。在该低压运用中,对被测验器材进行电介质内的无效部分放电监控。这些无效会导致整个电介质的终究击穿。

    3.5 瞬态抗扰度

    高转换率(高频率)瞬态能够损坏一个阻隔层上的数据传输。该阻隔层电容供给了一个如图11所示的通道,使瞬态事情穿过阻隔层,并损坏输出波形。一个法拉第屏蔽能够使这种在光耦合器或电感耦合器中的位移电流的一部分远离重要的输出结构。


图11:阻隔层电容。

    在电容耦合解决方案中,法拉第屏蔽并非是一种可行的解决方案。除了瞬态以外,法拉第屏蔽还会堵塞用于数据传输的电场。为了供给瞬态抗扰度,ISO72x系列电容阻隔器只传输fo信号(信号中仅代表最高频率能量的数据信号)。这样就答应有一个噪声频率高阻抗的小耦合电容。其他噪声则来安闲阻隔层上传输数据的差分技能。图9显现了穿过电容阻隔层的四个信号;两个包含低信号速率信息,别的两个包含高信号速率信息。经过运用差分技能,能够在真实的和补偿信号中看到任何穿过阻隔层的剩下共模瞬态,而且差分接收机对其进行了按捺。如表2所示, ISO72x系列的瞬态抗扰度和一切具可比性的高达25kV/us的器材相同高。

    3.6 主动防护

    数据线电路和数字阻隔器需求留意的一点便是输入信号损耗的输出状况。输入损耗或许呈现在线缆断开或直接从阻隔器输入端去除电源。主动防护是指在输入损耗状况下一个决定性的或已知的输出状况。ISO72x系列运用一个周期脉冲来确认输入结构是否有电,而且是否正在作业。假如阻隔器的输出端在4us今后没有接收到一个脉冲,那么该输出被设置为一个高状况。ADI推出的ADum1100也在 IC的输出部分集成了一个主动防护电路。安华高科技推出的光解决方案(HCPL-0721及-0723)没有提及主动防护,而电感GMR解决方案 (HCPL-0900)明确地描绘了在电源排序期间输出的不确认性质。

    3.7 功耗

    除了阻隔层上信号传输的功率之外,输入和输出调理电路的规划同功耗的相关性最大。如表3所示,与电感或电容实例比较,光耦合器的功耗会更高。

    3.8 牢靠性

    毛病前均匀作业时刻(MTTF)是半导体设备牢靠性的规范丈量办法。关于数字阻隔器而言,这种丈量表明集成电路和阻隔机制的牢靠性。表4显现了一款光、电感和电容数字阻隔器的MTTF。与电感及光解决方案比较,ISO721十分牢靠。

    ADuM1100牢靠性数据表没有明确地阐明MTTF,可是其供给了牢靠性测验的成果。表5显现了ISO721和 ADuM1100牢靠性测验的参数。

    3.9 外部磁场抗扰度

    图12比照了ADuM1100和ISO72x(没有找到HCPL-0900的数据)的磁场抗扰度。相对来说虽然这两个实例均对磁场有必定的抗扰度,可是ISO72x供给了更大的裕度。如前面所述,光耦合阻隔层电路对外部磁场具有内涵的磁化抗扰度。


图12:对外部磁场的敏感度。

4. 本文小结

    噪声下降和噪声维护使得阻隔器在那些阻隔器中止接地环路并将接地电压差阻隔的电子电路中得到广泛运用。规划人员现在具有许多用来进行数字信号阻隔的挑选,包含TI推出的ISO72x系列,其在信号速率、电介质击穿电压、瞬态抗扰度、功耗、磁场抗扰度以及牢靠性等重要特性方面均体现不俗。表6对本陈述中所评论实例的这些特性进行了总结。

 

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