增强型数字隔离器确保工业环境中的安全

在自动化工厂等工业环境中，高压是环境的一部分。可编程逻辑控制器 （PLC）、电机驱动器、某些电源，甚至医疗设备和电动汽车 （EV） 都具有必须保护免受这些电压影响的电路。更重要的是，必须防止在这些环境中工作的人员触电。数字隔离提供了两种方式，提供信号隔离和电平转换，以帮助确保正确的电路操作并使用户免受电击。

根据行业安全标准，工业设备需要在危险的高压和操作人员之间提供两级隔离或加强隔离。同时，工厂设备需要长时间运行而无需维护。选择正确的数字隔离技术是应对这些挑战的关键。

隔离 IC 在两个电源域之间提供完整的电流隔离，保护电路免受高共模瞬变和故障的影响，并消除接地回路。在许多应用中，数字隔离器正在取代光耦合器，因为它们可以降低功率要求并占用更少的电路板空间，同时提供相同的隔离能力。

市场上的一些数字隔离器确实有一些缺点需要避免：高功耗、显着发热以及引入大传播延迟（这会限制系统可靠性和吞吐量）是危险信号。Maxim 最近推出了一款新的 5kV RMS增强型数字隔离器，可避免这些缺点，为快速数字信号提供双绝缘势垒隔离。MAX22445四通道隔离器是安全、高吞吐量、紧凑型工业自动化系统的理想选择。其每通道 0.41mA 电流消耗和 0.74mW 功耗在 1Mbps 与 V DD在 1.8V 时，功耗水平比竞争解决方案低 4 倍。其吞吐量是市场上其他隔离器的 2 倍。凭借 10.5ns 的最大传播延迟和 200Mbps 的最大数据速率，您可以实现快速准确的数据采集，并启用具有宽时序裕度的高速接口。

防止高压

让我们仔细看看 MAX22445 如何缓解设计高压工业设备的挑战：

增加安全性的冗余：该 IC 有两个串联的隔离栅，以及一个双芯片设计，每个芯片上都有单独的隔离栅。如果封装内的一个裸片发生问题，另一个裸片仍会保护用户并保持隔离屏障。此配置符合 VDE 和 UL 强化标准。

长期可靠性：硅中的低发热和低电子迁移允许在恶劣、炎热的操作环境中保持稳定的性能

链路稳健性：该器件 200Mbps 的最大数据速率提供了快速的动态性能，从而增加了时序预算和链路稳健性

灵活性：对于转向更通用的工业设备设计（可用于安全关键和非安全关键应用）的设计人员，MAX22445 为广泛的应用提供了灵活性，并提供了宽电源电压范围

作为示例应用，考虑 MAX22445 如何支持智能电表应用，如图1中的框图所示。以下是智能电表的重要标准以及 MAX22445 提供的支持这些标准的规格：

加强隔离以实现稳健运行

最大 V IOWM = 1500V RMS

最大 V IOSM = 10kV RMS

5kV 隔离

低电量

低电流（0.8mA/通道，3.3V）

低电压（1.7-5.5V）

发热量低

高可靠性

高动态性能

低传播延迟（最大 10ns），适用于 SPI 宽时序裕度

最大数据速率 = 200Mbps

图 1：采用 MAX22445 的智能电表应用

因此，如果您正在设计高压工业设备，MAX22445 提供了一个选项来减轻对用户以及设备内部电路的相关危险。

审核编辑：郭婷