iCoupler

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<strong>Brian Kennedy ADI公司应用工程师</strong>

<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>

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<strong>概述</strong>

ADuM7223是一款4.0 A隔离式半桥栅极驱动器，采用ADI公司iCoupler®技术，提供独立且隔离的高端和低端输出。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于脉冲变压器和非隔离栅极驱动器组合等替代器件的出色性能特征。通过在单封装内集成隔离器和驱动器，传播延迟最大值仅为64 ns，而通道间的传播偏斜最大值在12 V时仅为12 ns。

ADuM7223提供两个独立的隔离通道。ADuM7223采用3.0 V至5.5 V电源电压工作，可与低压系统兼容。输出电压为4.5 V至18 V宽范围，并提供3种输出电压版本。5 mm × 5 mm、LGA封装提供565 V工作电压(输入至输出)，两个输出之间为700 V。

与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，该栅极驱动器的输入与各输出之间具有真电流隔离优势。因此，该栅极驱动器可以在很宽的正或负切换电压范围内，可靠地控制IGBT/MOSFET配置的开关特性。

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以光耦合器和其他分立式解决方案为参照，了解基于iCoupler®数字隔离器技术的ADuM3223和ADuM4223隔离式栅极驱动器如何简化强大的半桥MOSFET驱动器的设计。

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<strong>数字隔离器产品简介</strong>

在研究隔离以及应用隔离器件时，我们应该先了解为什么需要隔离。需要隔离的主要原因是出于人员或者设备的安全考虑。在应用中，高压、电流浪涌和接地环路电流，会干扰通信，对设备造成损害，甚至导致人身伤害。采用隔离措施可阻止电流，允许信号通过，实现正常通讯，保护人员和设备。

众所周知，光耦器件作为传统的隔离器已经应用很久了，但它具有易损耗、低速、功耗大、尺寸大的缺点，给应用带来了局限性。而 ADI 公司采用 iCoupler 技术将空芯微型变压器与高速 CMOS 电路集成在单个封装内实现的隔离器件，具有尺寸小、高性能、低成本、易于与其他功能集成在一起、可靠性高的特点。在过去的 12 年间，有大约 10 亿数字隔离通道投入使用，失效率远小于百万分之十。另外，iCoupler 还可以提供隔离电源，任何其它技术都不能在如此紧凑的封装中实现如此高隔离性能的电源转换。

三个ADuM3223栅极驱动器可将控制信号与连接至经整流交流市电输入的电源级隔离。 六个PWM控制信号来自Blackfin EZ套件，可驱动六个IGBT栅极，控制一个三相变速感应电机。

了解iCoupler数字隔离器技术在电机控制解决方案中相对于光耦合器的诸多优势，了解它如何帮助电机控制系统设计师实现严格的设计目标。