数字隔离器选择指南

该设计指南帮助电隔离系统设计人员在尽可能短的时间内开始使用 TI 广泛的数字隔离器产品系列和隔离式功能进行设计。该产品系列包括 ISO78xx 系列的 5.7kVrms 增强型数字隔离器、ISO67xx 和 ISO77xx 系列的 5kVrms 数字隔离器、ISO73xx 系列的 3kVrms 数字隔离器和 ISO71xx 系列的 2.5kVrms 数字隔离器等。本文档阐述了隔离器的基本工作原理，推荐了其在系统设计中的安装位置，同时提供了电磁兼容 (EMC) 电路板设计的建议指南。当您在寻求对光耦合器设计进行可靠而稳健的升级时，请考虑 TI 的引脚对引脚 光耦仿真器产品。

1 工作原理隔离是一种阻止系统的两个部分之间产生直流电流和干扰交流电流，同时允许信号和电力在这两个部分之间进行传递的方法。用于隔离的电子器件和半导体 IC 被称为隔离器。通常，隔离器可抽象为由高压隔离元件或隔离栅、用于将信号耦合到隔离元件一侧的发送器 (TX) 和用于将隔离元件的另一侧可用的信号转换为数字电平的接收器(RX) 构成。TI 隔离器使用基于 SiO2（二氧化硅）的高压电容器作为隔离元件。TX 和 RX 电路使用了两种不同的架构：基于边沿的架构和基于开关键控 (OOK) 的架构。节 1.1 和节 1.2 对这些架构进行了介绍。1.1 基于边沿的通信图 1-1 所示为基于边沿的通信的概念方框图。ISO73xx、ISO74xx、ISO71xx、ISO76xx、ISO75xx 和 ISO72xx 隔离器系列以某种形式使用该架构。这些器件至少包含两个数据通道，一个带宽为 100kbps 至 150Mbps 的高频通道 (HF) 和一个涵盖 100kbps 至直流范围的低频通道 (LF)。原则上，进入 HF 通道的单端输入信号通过输入端的反相器门被拆分为差分信号。以下电容器电阻器网络将信号区分为小而窄的瞬态，然后由两个比较器将这些瞬态转换为轨至轨差分脉冲。比较器输出驱动一个或非门触发器，其输出馈送到一个输出多路复用器。触发器驱动输出端的判定逻辑 (DCL) 测量信号瞬态之间的持续时间。如果两个连续瞬态之间的持续时间超过特定的时间限制（如在低频信号的情况下），则 DCL 会强制输出多路复用器从高频通道切换到低频通道。低频输入信号要求内部电容器采用过大的值，因此使用内部振荡器的载波频率对这些信号进行脉宽调制 (PWM)，从而产生足够高的频率，能够通过电容隔离层。在对输入进行调制时，需要使用一个低通滤波器 (LPF) 从实际数据中移除高频载波，然后再将数据传递到输出多路复用器。

审核编辑 黄宇