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了解数字隔离器安全使用的限制值

光电元器件 来源:光电元器件 作者:光电元器件 2023-03-17 17:46 次阅读

电流隔离在工业和汽车系统中很常见,作为防止高电压一种手段。设计人员传统上使用光耦合器进行隔离,但在过去几年中,使用电容和磁隔离的数字隔离器变得越来越流行。对于任何此类隔离器,了解其安全限值的重要性以及如何利用它们对于系统设计都很重要。

在使用隔离器的系统中,确保其绝缘即使在故障条件下也能保持完整可能很重要。为了实现这一目标,管理光耦合器或电容和磁隔离器的元件标准规定了安全限值。这些值指定隔离器的工作条件边界,即使功能不是,绝缘也保留在该边界内。

隔离器故障模式确定安全限值
要了解安全限值指定的内容,请考虑隔离器的设计方式。图1和图2分别说明了光耦合器和电容式数字隔离器的结构。对于光耦合器,硅胶材料和绝缘胶带在两个信号侧之间提供绝缘,而LED和光电探测器提供信号传输。在数字隔离器中,两个独立硅芯片上两个高压电容器的串联提供绝缘,而耦合到高压电容器的电发射和接收电路提供信号传输。

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图1光耦合器结构

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图2数字隔离器结构

隔离器一侧的高电压/大电流/大功率故障事件可能会损坏该侧的电路。例如,短路、静电放电(ESD)和功率晶体管击穿等事件可能会迫使意外的高电压和电流进入隔离器的引脚,从而损坏LED、光电探测器、发射和接收电路以及片上ESD保护。如果芯片中有足够的功率耗散,电路也可能受到严重的结构损坏,例如熔融硅胶绝缘、高压电容器板短路或熔化的键合线。这种结构损坏会降低隔离器的绝缘能力。

从终端系统的角度来看,即使在电气和热应力事件阻碍了隔离器的信号传输操作之后,隔离要求也可能需要保持有效。这是因为隔离栅损坏可能导致二次系统故障或电气危险。例如,在图3中,数字隔离器保护接地的控制和通信模块,而系统的其余部分则浮动。必须考虑数字隔离器内部和周围可能降低隔离器绝缘能力的任何故障的影响,以避免直流接地短路的影响。

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图3数字隔离器保护接地的控制和通信模块

让我们看一下两个用于实现数字隔离器安全限制的示例电路。虽然这些示例并非详尽无遗,无法识别所有可能的故障和结果,但它们阐明了安全限制的原则,并应提供如何在隔离系统设计中实现安全限制的了解。

对于第一个示例,图4显示了一个数字隔离器,用作模数转换器ADC)或模拟前端(AFE)与微控制器(MCU)之间的接口。我将分析此系统的任何一个主要故障,包括此单个故障产生的任何次要故障。(可能需要额外的电路来防止多个主要故障。本分析将重点关注MCU侧的安全限制,尽管您也可以将相同的原理应用于ADC/AFE侧。

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图4数字隔离器用作模数转换器

结论

使用隔离器时,了解其安全限值并在设计中做出满足这些值的规定非常重要。未能设计安全限制可能会导致故障,从而造成广泛的系统损坏,如果隔离器的屏障失效,则可能出现火灾和电气危险。示例电路演示了确保在故障条件下保持安全限值的方法。

审核编辑黄宇

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    耦合来传输信号。图1主要显示了光耦合数字隔离器之间的技术差异。图1 光耦合和电容耦合CMOS隔离器的基本操作原理图2显示了光耦合数字隔离器的X射线图像示例,可帮助直观地了解这些器件的物理构成。图
    发表于 10-12 13:55

    ADI iCoupler数字隔离器为助力Lantronix新型无线医疗设备

    UL 6061-1等监管和安全标准。EDS-MD系统具有众多显著特性,其中,最一提的是电流隔离功能,Lantronix的设计团队将该功能应用于采用ADI高级iCoupler® 数字隔离器的每一个端口
    发表于 10-11 11:17

    了解数字隔离器三个关键元件的性质和相互依赖性

    每个电影的内在压力也不同。聚酰亚胺比SiO 2具有更低的应力,并且可以根据需要增加厚度。SiO 2厚度,因此隔离能力是有限的; 与厚的SiO 2层有关的应力,例如15μm的量级,可能导致在隔离器的使用寿命期间的加工或分层过程中破裂的晶片。基于聚酰亚胺的数字隔离器使用厚度为26μm的隔离层。
    的头像 发表于 09-07 16:58 3701次阅读

    了解iCoupler®数字隔离器如何提供简单的解决方案

    了解iCoupler®数字隔离器如何提供简单的解决方案,以安全隔离方式将病人与外部监控或PC相连。
    的头像 发表于 06-01 14:18 3620次阅读

    数字隔离器ADI选型书

    本帖最后由 330538935 于 2018-5-9 15:59 编辑 利用iCoupler ® 数字隔离器,设计师可以摆脱光耦合的成本、尺寸、功耗、性能和可靠性限制,在设计中实现出色的隔离
    发表于 05-09 15:46

    隔离器安全栅的区别是什么

    本文对隔离器安全栅分别进行了介绍,其中包括了隔离器的作用原理、隔离器的技术参数,还包括了安全栅的工作原理及安全栅的作用,最后分析了隔离器安全栅它们两者之间的区别。
    发表于 02-08 08:43 2.5w次阅读
    <b>隔离器</b>和<b>安全</b>栅的区别是什么

    浅谈数字隔离器安全认证

    引言 数字隔离器 提供许多电路正确工作所必需的信号隔离和电平转换;同样重要的是,数字隔离器也防止用户受到电击。基于以上所述的基本人身安全考虑,这些隔离器必须经过全面的测试和认证,以确保用户安全。本文
    发表于 11-14 11:21 17次下载
    浅谈<b>数字</b><b>隔离器</b>的<b>安全</b>认证

    ADI的数字隔离器基础知识

    ADI的数字隔离器基础知识
    发表于 09-19 08:42 21次下载
    ADI的<b>数字</b><b>隔离器</b>基础知识

    数字隔离器三个关键要素的特点及相互关系

    多年来,工业、医疗和其他隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限, 唯一合理的选择是光耦合。如今,数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有优势。了解数字隔离器三个关键要素的特点及其相互关系,对于正确选择数字隔离器
    发表于 02-10 03:22 5095次阅读
    <b>数字</b><b>隔离器</b>三个关键要素的特点及相互关系

    数字隔离器安全可靠性

    利用数字隔离器可以实现尺寸更小、能效更高、更具性价比、性能更高的设计。然而,安全标准并未同步跟进,给数字隔离器带来了困惑和不确定性:它们是否像电流隔离一样安全?它们是否满足安全法规要求?
    发表于 02-10 01:18 1461次阅读
    <b>数字</b><b>隔离器</b>的<b>安全</b>可靠性

    剖析数字隔离器结构原理及优势

    剖析数字隔离器结构原理及优势
    发表于 01-24 16:15 27次下载

    ADI iCoupler®数字隔离器提高信号可靠性,保证系统安全运行

    Analog Devices, Inc.,最近推出业界最鲁棒的数字隔离器系列,是具备信号可靠性、安全性和性能的最佳组合。 新型隔离器基于ADI公司的iCoupler®专利数字隔离技术。对于工作在高噪声、恶劣、无法预测的医疗保健和工业环境下的应用,新型隔离器可确保
    发表于 10-30 15:07 754次阅读
    ADI iCoupler®<b>数字</b><b>隔离器</b>提高信号可靠性,保证系统<b>安全</b>运行

    数字隔离器

    最近几天接触了好多数字隔离器。也不知道有没有和大家一起了解过。还是再次和大家关注关注吧。前面我们已经说过隔离器了,相信大家还有印象吧。当前的电子系统中,往往有很多数字信号和模拟信号需要进行传递,同时
    发表于 05-26 17:35

    隔离器

    早上的雨天,空气清新了不少。不过,并没有赶走雾霾。今天带领大家了解隔离器吧,隔离器呢,是一种采用线性光耦隔离原理,将输入信号进行转换输出。输入,输出和工作电源三者相互隔离,特别适合与需要电隔离
    发表于 04-23 18:01

    ADI公司推出业界功耗最低的数字隔离器

    依赖电池等受限制电源的绿色系统。欲了解ADuM144x低功耗数字隔离器的更多信息,请观看视频:http://analog.com/ADuM144xvideo。
    发表于 11-19 16:53 821次阅读

    在非隔离应用中将数字隔离器用作电平转换

    iCoupler数字隔离器广泛用于跨越隔离栅传输数字信号。某些情况下,数字隔离器在非隔离应用中也非常有用。
    发表于 10-24 14:04 1754次阅读
    在非<b>隔离</b>应用中将<b>数字</b><b>隔离器</b>用作电平转换<b>器</b>

    利用数字隔离器优化隔离系统设计

    数字隔离器为光耦合一类的较老技术提供了一种可靠、易用的替代方案。利用数字隔离器,工程师们可以优化隔离系统设计,以降低功耗、保证系统性能,同时无需借助额外的设计裕量来补偿缺失或不完整的器件规格。
    发表于 08-16 15:48 1186次阅读
    利用<b>数字</b><b>隔离器</b>优化<b>隔离</b>系统设计

    数字隔离器的浪涌测试

    许多应用要求隔离危险电压,以符合国际安全标准的要求。为了确保设备和操作人员的安全,这些标准往往要求隔离元件(如数字隔离器或光耦合)能承受10 kV(峰值)以上的高压浪涌
    发表于 07-10 14:11 2101次阅读
    <b>数字</b><b>隔离器</b>的浪涌测试

    数字隔离工作原理及其应用

    文将重点对数字隔离器的工作原理,产品特点及性能等分别进行介绍,再讲解数字隔离器在电子产品中的部分应用。
    发表于 02-23 11:34 1.2w次阅读
    <b>数字</b><b>隔离</b>工作原理及其应用

    数字隔离器

    数字隔离器 iCoupler® 系列隔离器可以克服光耦合的局限性。 这种数字隔离器系列产品由于将高速CMOS
    发表于 05-06 12:10 1208次阅读

    了解数字信号处理

    了解数字信号处理:
    发表于 07-27 15:55 16次下载
    <b>了解数字</b>信号处理<b>器</b>

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