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数字隔离器

在恶劣的电机驱动环境中使用鲁棒的数字隔离器

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<font color="#FD8900">Brian Kennedy ADI公司应用工程师</font>
<strong>简介</strong>
在恶劣的电机应用环境中，需要鲁棒的数字隔离器。由于环境非常糟糕，应用要求能够抵御高压瞬变，防止数据受扰，并且消除高压电压力对隔离器隔离寿命的影响。此类应用的典型隔离解决方案是光耦合器，其内部绝缘层很厚，可以承受高压。

光耦合器的缺点是要使用发光二极管(LED)，其光强度会随着时间推移和温度变化而降低，这就会带来设计和可靠性问题。新型且更鲁棒的数字隔离器不使用LED，消除了可靠性问题，改善了绝缘能力，可与光耦合器相媲美。这种数字隔离器的优势是对高压瞬变的抗扰度更强，能够更好地满足电机控制应用的要求。本文将详细说明此类新型数字隔离器的工作原理，以及在上述应用中其先进的功能如何胜过光耦合器。

<strong>应用</strong>

这三点入手帮你认识数字隔离器，从此光耦是路人

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在恶劣的电机应用环境中，应用要求能够抵御高压瞬变，防止数据受扰，并且消除高压电压力对隔离器隔离寿命的影响。此类应用的典型隔离解决方案是光耦合器，其内部绝缘层很厚，可以承受高压，但缺点是要使用发光二极管(LED)，其光强度会随着时间推移和温度变化而降低，这就会带来设计和可靠性问题。

新型数字隔离器不使用LED，消除了可靠性问题，改善了绝缘能力，可与光耦合器相媲美，除此之外，它们的优势是对高压瞬变的抗扰度更强，能够更好地满足电机控制应用的要求。

<strong>认识数字隔离器，从基本框架开始</strong>

数字隔离器结构和技术如图1中的示例框图所示。根据具体架构，数字隔离器响应输入逻辑电平或输入脉冲。可使用不同方法编码和解码信号，以便跨越隔离栅收发逻辑数据。

在非隔离应用中将数字隔离器用作电平转换器

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<strong>作者：高级应用工程师Xiaoqi Zhou </strong>

iCoupler®数字隔离器广泛用于跨越隔离栅传输数字信号。某些情况下，数字隔离器在非隔离应用中也非常有用。

<strong>–48 V DC-DC电源</strong>

在通信电源应用中，标准电轨为–48 V直流，且原边控制信号以该电轨为参考。副边控制信号通常是以地为参考的低电压I/O(例如，+5 V、+3.3 V CMOS)。原边地和副边地相连，整个系统为非隔离式。这类DC-DC电源应用中，数字隔离器适合为反馈信号提供电平转换功能。如图1所示，副边的高电平输入电压为5 V，低电平电压为0 V；原边的高电平电压为–43 V，低电平为–48 V。数字隔离器的原边地连接–48 V电轨，且VDD电源连接–43 V。由于存在内置隔离栅，隔离器的每一边都在独立的电压域内工作，提供了电平转换的功能。使用iCoupler数字隔离器还可保护副边电路不受故障影响，如过压或短路。

数字隔离器的浪涌测试

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许多应用要求隔离危险电压，以符合国际安全标准的要求。为了确保设备和操作人员的安全，这些标准往往要求隔离元件（如数字隔离器或光耦合器）能承受10 kV（峰值）以上的高压浪涌。因此，测试隔离器浪涌性能是开发安全、可靠器件的必要环节。

国际电工委员会(IEC)和VDE (Verband der Elektrotechnik)两个组织出版的标准就隔离技术在医疗、工业、消费以及汽车等系统中的系统级和元件级应用进行了规定。为了确保在出现高压浪涌时人员和设备的安全，这些标准根据具体应用所需要的隔离等级规定了不同的浪涌额定值。

共有三类常见的隔离等级：功能隔离、基本隔离和增强隔离。功能隔离仅有少量安全要求，因为它一般只用于要求隔离接地基准电压的场合，以保证电路能正常工作。可见，安全性和浪涌性能并不是功能隔离的主要考虑因素。

数字隔离器产品选型与资源指南

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利用iCoupler®数字隔离器，设计师可以摆脱光耦合器的成本、尺寸、功耗、性能和可靠性限制，在设计中实现出色的隔离性能。iCoupler数字隔离器还满足各种爬电距离/电气间隙要求，是业界唯一一种具有8 mm认证爬电距离的数字隔离器。目前已有5亿个以上的隔离通道投入应用。这些磁性隔离产品满足与光耦合器相同的严格安全标准。

<strong><a href="http://adi.eetrend.com/files/2016-12/wen_zhang_/100004555-14907-digital…：数字隔离器产品选型与资源指南</a></strong>

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