隔离

<strong>作者：Bob Briano，ADI公司营销和应用经理；Aengus Murray，ADI公司电机和功率控制应用经理</strong>

<strong>简介</strong>

工业电机驱动中使用的电子控制必须能在恶劣的电气环境中提供较高的系统性能。电源电路会在电机绕组上导致电压沿激增现象，而这些电压沿则可以电容耦合进低电压电路之中。电源电路中，电源开关和寄生元件的非理想行为也会产生感性耦合噪声。控制电路与电机和传感器之间的长电缆形成多种路径，可将噪声耦合到控制反馈信号中。高性能驱动器需要必须与高噪声电源电路隔离开的高保真反馈控制和信号。在典型的驱动系统中，包括隔离栅极驱动信号，以便将逆变器、电流和位置反馈信号驱动到电机控制器，以及隔离各子系统之间的通信信号。实现信号隔离时，不得牺牲信号路径的带宽，也不得显著增加系统成本。光耦合器是跨越隔离栅实现安全隔离的传统方法。尽管光耦合器已使用数十年，其不足也会影响系统级性能。

<strong>作者：段峻 （Jason Duan） Analog Devices, Inc.</strong>

<strong>简介</strong>

随着互联网和通信基础设施的蓬勃发展，数字控制技术在电信、网络和计算机的电源系统中越来越受欢迎，因为这类技术具备灵活性、器件数量减少、先进的控制算法、系统通信、对外部噪声和参数变化不太敏感等极具吸引力的优势。数字电源广泛用于高端服务器、存储、电信砖式模块等经常会有隔离需求的应用。

隔离在数字电源中的挑战是在紧凑的面积下如何快速准确地传输数字信号或模拟信号通过隔离边界。1 然而，传统光耦的解决方案有带宽比较低，电流传输比(CTR)会随温度和时间发生大幅变化等问题。而变压器的解决方案有体积庞大、磁饱和等问题。这些问题限制了光耦合器或变压器在某些高可靠性应用、紧凑型应用以及长寿命应用中的使用。本文讨论利用ADI公司iCoupler®产品的数字隔离技术，来解决在数字电源设计中遇到的这些问题。

<strong>需要隔离的原因</strong>

<strong>Conal Watterson博士 ADI公司应用工程师 </strong>

对处于恶劣环境中的外部接口需要予以电流隔离，以增强安全性、功能性或是抗扰能力。这包括工业测量和控制所用数据采集模块当中的模拟前端，以及处理节点之间的数字接口。

在过去，最多数Mb的带宽对转换器接口或工业背板就足够了，所以使用光耦合器便能对串行外设接口(SPI)或RS-485之类的协议进行隔离。数字隔离器改善了此类隔离接口的安全性、性能和可靠性，并且提供集成式隔离和I/O。然而，工业4.0和物联网(IoT)这类趋势要求以更高的速度与精度进行更为普及的测量与控制，因而越来越需要更大的带宽。

电流隔离的需求也随之激增，因为有更多与物理域进行的数字互动需要避免电机和电力系统、操作员、静电放电、以及诸如雷击所造成的浪涌等外部因素所带来的影响。精密测量可能也需要与噪声源（像是更为局部的微型电力电路和高速数字处理等）隔离。

<strong>产品特性</strong>

* 10 MHz内部时钟速率
* 16位无失码
* 信噪比(SNR)：87 dB(典型值)
* 有效位数(ENOB)：13.5位(典型值)
* 典型失调温漂： 1.7 µV/°C
* 片上数字隔离器
* 片内基准电压源
* 满量程模拟输入范围：±320 mV
* 工作电压范围：−40°C至+105°C
* 高共模瞬变抗扰度：>25 kV/µs
* 8引脚宽体SOIC封装，增加爬电距离
* 压摆率受限输出以实现低电磁辐射(EMI)
* 安全和法规认证
* UL认证
* 依据UL 1577，1分钟5000 V rms
* CSA元件验收通知5A
* 符合VDE认证
* DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
* VIORM = 1250 VPEAK

<strong>应用</strong>

AD740x Sigma Delta模数转换器，能够替代尺寸更大、更昂贵的传感器模块，从而降低系统成本，改进隔离电流测量水平。

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ADP1074专为隔离式DC/DC电源设计，用于替代在隔离边界上传输信号的庞大信号变压器和光耦合器。

ADP1074在原边和副边均集成了隔离器和MOSFET驱动器，提供紧凑的系统级设计，在重负载下的效率优于非同步正激转换器。该器件降低了系统设计复杂性、成本和元器件数量，同时提高了系统的整体可靠性。

ADP1074非常适合用于许多应用中的隔离式DC/DC电源转换，包括电信和工业设备中的中间总线电压生成、基站和天线RF功率、小型蜂窝、PoE供电设备、企业交换机/路由器、核心/边缘/城域/光学路由以及电源模块。产品详情： http://www.analog.com/cn/products/power-management/switching-power-conv…

集成内部米勒箝位的高压、隔离式栅极驱动器ADuM4121，具有热关断功能的2 A输出，采用ADI的iCoupler®技术提供精密隔离。该器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于脉冲变压器和栅极驱动器组合等替代器件的出色性能特征。

ADuM4121采用2.5 V至6.5 V输入电压工作，可与较低电压系统兼容。与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，其输入与输出之间具有真电气隔离优势。了解更多请点击：

http://www.analog.com/cn/products/interface-isolation/isolation/isolate…

ADI控制和隔离器件保护任务关键型系统，为无人系统带来安全性和高性能。isoPower®采用iCoupler®技术，单封装内集成隔离式DC-DC转换器，具有数据隔离能力。

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<strong><a href="http://www.analog.com/cn/applications/markets/motor-control-pavilion-ho…，获取更多电机控制设计信息</a></strong>

提供米勒箝位的单电源/双电源高电压隔离IGBT栅极驱动器 ADuM4135，专门针对驱动绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)进行了优化。ADuM4135评估板提供米勒箝位，以便栅极电压低于2 V时实现稳健的IGBT单轨电源关断。利用 ADuM4135，您的产品将符合 IE3 和 IE4 电机效率标准，从而与电机控制和电网逆变器均转向更高频率切换技术的业界趋势保持一致。

ADuM4135如何驱动Fuji SiC功率模块、Microsemi SiC功率开关以及Vincotech功率模块(SiC+IGBT)，请查看参看资料 http://www.analog.com/cn/products/interface-isolation/isolation/isolate…

ADSP-CM41x系列混合信号控制处理器旨在大幅简化系统设计，改进太阳能、能量储存和电动汽车基础设施应用的效率和安全性。 ADSP-CM41x控制处理器是电源控制器设计的一大突破，就太阳能和其它新兴能源应用而言，硬件集成达到了前所未有的水平。 通过减少对众多外部元件的需求，ADSP-CM41x不仅可以节省大量设计时间和成本，还提高安全性和精度。

ADSP-CM41x设计的核心是具有突破性的全新"独立双核"概念，可将双核安全冗余集成到单芯片中。 这样无需外部监控元件，可以节省大量设计时间和系统成本。 同样具有影响力的是板载集成优化的硬件加速器，可为处理器内核减负，并提高内核处理能力。 此外，部分型号提供板载电弧故障检测功能，不仅简化设计，还可以通过智能决策增强安全性，从而提高可靠性和精度。

ADSP-CM41x处理器系列现在持有德国TÜV-SÜD颁发的VDE-AR-N4105合规认证，该系列产品配备一组专门针对可再生能源转换系统功率转换要求的特性，包括所有必要的安全元件，以组成完全符合安全性的交流断路器。