隔离学习教程 隔离基础知识

作者：Eric.Siegel   德州仪器

您是数字隔离领域的新手，还是经验丰富的老手？无论专业技术水平如何，我们都可以对众多时钟周期进行单独刷新。数字隔离主题是个非常普及的领域，许多方面都非常令人关注。如果采用随意学习方式，单基础内容就足以让您头脑发晕。在德州仪器 (TI)，我们将基础内容以易于理解的形式提供，并以此为基础深入研究更高级的主题。

隔离基础知识

如果数字隔离听起来像一个锁定非法恶意软件的地方，那么起点可能就在这里。电流隔离拓扑有很多种形式，其中最常见的三种是：光耦合器、电感式（磁性变压器）与电容式。

现在该如何测量它们呢？首先，大多数隔离额定值都以电压为单位，即均方根 (RMS) 或峰值电压 (Vpk)。将 Vpk 转换为 RMS 只需除以 2 的平方根或约 1.4；反之便可将 Vrms 转换为 Vpk。有四个主要隔离值对所有设计都很重要：标准隔离电压额定值 (Viso)、瞬态过压 (Viotm)、输入电压或浪涌 (Viosm) 以及重复峰值电压 (Viorm (pk))。如欲了解这些不同拓扑、隔离额定值以及如何利用它们为应用找到正确组件的更多详情，敬请查看《EDN》上三篇《隔离导航无障碍学习教程》系列文章中的第一篇。

creepage 与 clearances

第二篇文章将介绍一个更高级的主题：creepage 与 clearances，它们与数字隔离系统设计的关联更强。Creepage 是外封装两个传导点（输入到输出）之间的距离。这通常是底部输入引脚和输出引脚之间的封装周长。Clearance 是输入与输出之间的最短距离（例如外部可视线路）。这将不穿过封装，一般只位于封装下面。它通常是二者中的较小一个。要获得系统级最小 creepage 和 clearances，最少需要知道三件事情：1) 隔离器的工作电压 2) 材料组别以及 3) 隔离电路使用环境的污染程度。这些变量在整体系统注意事项中具有非常重要的作用。如欲进一步了解这怎么才是系统中良好的能量指标，敬请阅读 《EDN》上隔离系列文章的第二部分，或者观看该设计荟萃上关于 creepage 和 clearance 的视频。

局部放电

第三部分介绍另一个高级主题：局部放电。这是在装配和创建隔离器时出现的一种现象。局部放电概念实质上是铸模化合物填料中进入了空气（或更糟的其它污染微粒）。当电压普遍应用于整个电容器时，所有连续化合物区域按规定正常工作。只是在遇到不连续气泡时，这些气泡会积累电荷，然后在瞬态状态下放电。这被称为电介质整体 AC 相位的起始与熄灭电压。如果混入的“气泡”足够大，这些局部放电情况会在填料／铸模化合物／二氧化硅中逐渐消失，导致微小裂纹及裂缝出现。如果不检查，这些微小裂纹会越来越大，直到电介质裂成两片。这不仅影响美观，而且还会使隔离器报废。如欲了解该问题的更多详情，敬请阅读《EDN》上隔离系列文章的第三篇。

数字隔离可能是理解起来非常棘手的问题，有很多误区及隐藏问题。更糟的是，在设计中途出现问题之前，您可能一直都会认为问题已经得到彻底解决！所有这三篇文章不仅技术完善，而且非常简单易懂。希望您能从中学到一两样东西。

如果您非常乐意了解该主题，请关注我们下一个按需提供信息的设计资源：数字隔离器设计指南。它不仅将强调基本工作原理，而且还包含实际电路板设计的更高级主题，包括设计技巧、电路板布局以及信号路由。

在阅读完设计指南后，您可能会从中受到启发，创建一些具有创造性的隔离设计。那好，我来给大家介绍一些有用的选项：

提高隔离系统的电源效率

• SN6501 变压器驱动器可与任意数字隔离器配对，形成高效率解决方案

• 这就意味着更低的电源浪费和更低的热量。

• ISO1176T 是完整的套件，其可实现隔离 RS485 与变压器驱动器的内部通信。

提供高压保护

• ISO764xFM 器件提供 5kV 隔离额定保护（每 UL 1577）以及高达 6kV 的过压瞬态保护。

小型封装 2.5kV 隔离

• 最近发布的 ISO71xx 系列不仅可将封装尺寸锐减 30%，同时还可提供同样的 2.5kV 隔离。

原文请参见: http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2014/02/28/isolation-education-101.aspx

审核编辑：符乾江