隔离

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<strong>电路功能与优势</strong>

本电路是一个由高功率开关MOSFET组成的H电桥，由低压逻辑信号控制，如图1所示。该电路为低电平逻辑信号和高功率电桥提供了一个方便的接口。H电桥的高端和低端均使用低成本N沟道功率MOSFET。该电路还在控制侧与电源侧之间提供隔离。本电路可以用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换、照明、音频放大器和不间断电源(UPS)等应用中。
现代微处理器和微控制器一般为低功耗型，采用低电源电压工作。2.5 V CMOS逻辑输出的源电流和吸电流在μA到mA范围。为了驱动一个12 V切换、4 A峰值电流的H电桥，必须精心选择接口和电平转换器件，特别是要求低抖动时。

ADG787是一款低压CMOS器件，内置两个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关。采用5 V直流电源时，有效的高电平输入逻辑电压可以低至2 V。因此，ADG787能够提供驱动半桥驱动器ADuM7234所需的2.5 V控制信号到5 V逻辑电平的转换。

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<strong>概述</strong>

ADM3054是一款5 kV rms信号隔离控制器局域网(CAN)物理层收发器，符合ISO 11898标准。该器件采用ADI公司的iCoupler®技术，将三通道隔离器和CAN收发器集成于单封装中。器件逻辑端采用VDD1上的3.3 V或5 V单电源供电，总线端则采用VDD2上的5 V单电源供电。

总线端(VDD2)失电状况可以通过集成的VDD2SENSE信号检测。ADM3054在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个隔离接口，它能以最高1 Mbps的数据速率工作。该器件的总线引脚(CANH和CANL)集成有保护功能，防止短接到24 V系统中的电源或地。

该器件具有限流和热关断特性，可防止发生输出短路以及总线短接至地或电源引脚的情况。额定温度范围为工业温度范围，提供16引脚、宽体SOIC封装。

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许多传感器接口应用要求信号和电源隔离。为了运行模数转换器(ADC)、提供传感器偏置以及实现数字信号隔离，电源是必需的，但隔离电源的开关噪声可能会影响高精度测量。例如，当ADuM5201 isoPower的储能电路工作时，会产生360 MHz的噪声。如果该噪声与ADC的采样时间重合，噪声将耦合到传感器偏置、ADC电源或基准电压源中，导致测量丧失一定的保真度。为减少干扰，数字系统的常规做法是在时钟沿之间开始ADC转换，确保开关噪声不与电压转换相互作用。

isoPower产品的工作方式是让一个高电流储能振荡器在内部微变压器中运行。电源被耦合到副边，然后整流为直流。副边调节输出电压，产生一个PWM式信号，并通过一个iCoupler®数据通道将其送回原边，从而根据副边电源和电压需求开关储能振荡器。ADI公司有多款isoPower器件允许通过外部引脚直接控制储能电路，因此一个公共PWM信号就能控制多个isoPower器件。当ADC进行高保真度转换时，可以利用这一特性来消除储能电路噪声。ADuM520x、ADuM620x、ADuM5000和ADuM6000可以用作外部主控制器的从机，支持这种功能的控制线可以接受用来禁用储能电路的BLANK(屏蔽)信号。使用两条控制线： RCIN和RCSEL。

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<strong>产品详情</strong>

EVAL-ADM3054EBZ支持快速而轻松地评估ADM3054隔离式CAN收发器。 所有输入和输出功能都可以通过该评估板执行，无需任何外部元件。 螺丝端子板可以方便地连接逻辑信号和电源。 该评估板上的主要器件ADM3054是一款集成数字隔离功能的控制器局域网(CAN)物理层收发器，允许协议层CAN控制器访问物理层总线。ADM3054符合ISO 11898标准。 它能以最高1 Mbps的数据速率工作。 该评估板具有单独用于逻辑端和总线端的接地层和电源层。 因此可评估ADM3054的隔离性能。该器件采用ADI公司的iCoupler®技术，将三通道隔离器和CAN收发器集成于16引脚宽体SOIC单封装中。 逻辑端VDD1上的3.3V或5V单电源与总线端VDD2上的5 V单电源隔离。 总线端(VDD2)失电状况可以通过集成的VDD2SENSE信号检测。

<strong>特点</strong>

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集成隔离电源isoPower®的iCoupler®数字隔离器采用隔离式DC-DC转换器，能够在125 MHz至200 MHz的频率范围内切换相对较大的电流。在这些高频率下工作可能会增加对电磁辐射和传导噪声的担心。ADI公司的AN-0971应用笔记“isoPower器件的辐射控制建议”提供了最大限度降低辐射的电路和布局指南。实践证明，通过电路优化（降低负载电流和电源电压）和使用跨隔离栅拼接电容（通过PCB内层电容实现），可把峰值辐射降低25 dB以上。

倘若设计中具有多个isoPower器件并且布局非常密集，情况又将如何？ 是否仍然能够明显降低辐射？ 本笔记将针对此类情况提供一些一般指导原则。由于内层拼接电容能够构建低电感结构，因此最具优势。在整体PCB区域受限的情况下，采用多层PCB就是很好的方式。采用尽可能多的层数切实可行，同时尽可能多的交叠电源层和接地层（参考层）。图1为一个堆叠示例。

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<strong>Baoxing Chen</strong>

<strong>简介</strong>

出于安全或者数据完整性考虑，通常需要电路部件之间有隔离，例如，把系统中的敏感电路组件和人机界面侧和场侧的危险电压隔离开，那里有能承受更大耐压的器件例如传感器和致动器等。隔离还可以消除共模噪声或接地环路噪声，它会影响数据采集的精度。 而跨越隔离栅的数据传输可以通过传统的光耦合器或者ADI的

iCoupler器件来实现，目前已经找到一种方法解决了从非隔离到隔离侧传输功率，这以前让设计师很头大，本文讨论了一种新方法，通过使用ADI公司最新iCoupler产品，通过集成带数据信号隔离的电源隔离解了决这一挑战。

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<strong>概述</strong>

ADuM4470/ADuM4471/ADuM4472/ADuM4473/ADuM44741均为四通道数字隔离器，集成稳压DC-DC隔离式电源控制器和内部MOSFET驱动器。该DC-DC控制器副边内置一个隔离式PWM反馈，采用iCoupler®芯片级变压器技术和完整的回路补偿。可以不必采用光耦合器进行反馈以及为了稳定性而补偿环路。

相比未经调节的隔离DC/DC电源，ADuM447x隔离器可以提供更加稳定的输出电压和更高的效率。它采用宽体SOIC封装，完全集成了反馈和环路补偿，提供更小的尺寸和8.3 mm爬电距离解决方案。

稳压反馈可在整个输出功率范围内提供相对平坦的效率曲线。AduM447x可从5.0 V或3.3 V输入电压使能具有3.3 V至24 V隔离输出电压范围的DC/DC转换器，输出功率达2.5 W。ADuM447x隔离器提供四个独立的隔离通道，支持多种通道配置和数据速率。(本数据手册内提及的ADuM447x代表 ADuM4470/ADuM4471/ADuM4472/ADuM4473/ADuM4474。)

本视频将深入介绍如何降低isoPower®器件中的电磁干扰(EMI)。

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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。

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<strong>作者：Mark Cantrell</strong>

利用序列光耦合器建立双隔离栅会存在一些问题，因为数据完整性很差，而且没有一种紧凑和廉价的方式为两个隔离栅之间的接口提供电源。随着iCoupler®等高性能数字隔离器以及isoPower®器件集成电源的问世，通过分层隔离器建立高压隔离栅现在已经成为一种可行解决方案。

由于新型电池和发电产业的快速扩张，我们需要具有很高工作电压的接口，还要求提供加强绝缘。例如，太阳能逆变器应用具有以下要求：

• 800 VDC的工作电压
• 2级污染等级
• 过压类别III

根据IEC 62109-1标准的有关加强绝缘的规定，这需要：

• 脉冲耐受6000 VPEAK电压
• 800 VDC的工作电压
• 8 mm的增强电气间隙
• 16 mm的增强爬电距离

此爬电距离在当前封装中不可能实现。但是，如果隔离栅可以分成基本隔离栅和补充隔离栅，则对每个隔离栅的要求是：