隔离式数字信号耦合器可传输30ns至DC

一对MOSFET驱动器IC和一个铁氧体磁珠变压器的非正统应用产生了一个单通道、隔离的数字信号耦合器。

光耦合器是在不同接地电平隔离电路之间耦合数字信号的常用选择。然而，光耦合器也有缺点。它们最重要的参数，电流传输和传播时间，随着年龄的增长而变化。它们的静态功耗相对较高，对于大多数类型，速度有限。

图1是光耦合器设计的替代方案。这种非正统的方法提供非常低的I/O电容（小于0.5pF），静态功耗为零，传播时间约为10ns，脉宽传输能力范围为30ns至DC。该磁耦合电路利用了两个MOSFET驱动器IC（MAX5048A）输入端的逻辑结构，以及这些IC的快速匹配传播时间。

图1.这种用于数字信号的磁耦合电路是光耦合器设计的替代方案。

除了MAX5048驱动器的10ns传播时间外，由于高边触发器栅极，还有10ns的传播时间。通过使用更快的逻辑可以减少10ns。I/O绝缘栅的击穿电压仅取决于用作磁耦合器和电路板结构的铁氧体磁珠变压器的绝缘。此外，通过改变单圈磁耦合器中使用的导线绝缘，可以将该电压提高到几kV。

磁耦合器是一个铁氧体磁珠（外径3.5mm、内径1.3mm和高度3.25mm）变压器，有两个绕组，每个绕组一个匝。I/O电容非常小（约0.3 pF），同样，仅取决于变压器、电路板设计和结构。

示波器照片显示了50ns负输入脉冲（图2）和50ns正输入脉冲（图3）的传播延迟，以及相关的输入和输出信号。

图2.这些波形显示了图1中电路的负脉冲输入的传播延迟（约25ns）。

通道 1 = 输入信号

通道 2 = A 侧线圈驱动器

通道 3 = B 侧线圈驱动器

通道 4 = 栅极触发器的输出

图3.这些波形显示了图1中电路的正脉冲输入的传播延迟（也约为25ns）。

通道 1 = 输入信号

通道 2 = A 侧线圈驱动器

通道 3 = B 侧线圈驱动器

通道 4 = 栅极触发器的输出

与光耦合器电路不同，磁耦合器设计的初始输出状态在任一极性的第一个输入信号跃迁发生之前才能确定。此后，隔离输出遵循输入状态。输入信号上升和下降时间必须很快（<10ns）。

审核编辑：郭婷