随着数字隔离器在工业和汽车应用中的日益普及,设计人员会面对众多的可用选件,如何为系统选择合适的设备?面对这些挑战,大多数数字隔离器在设计时都考虑了特定的系统要求和应用,使得设计人员必须对不计其数的规格和功能进行分类,确保他们选择的设备能够满足系统要求。选择错误的设备可能会对系统的整体设计产生重大影响,导致产品无法满足法规要求,或者无法在预算范围内提供可靠的解决方案。 


找到合适的设备并非难事。本文将逐步介绍选择数字隔离器的一些关键步骤,从而简化您的搜索。


步骤 1:了解您的隔离规范要求
第一步是了解系统的隔离规范要求。尽管有时似乎存在无穷无尽的需求,但在选型初期,工程师们可以从一些关键的因素开始考量。 


隔离耐压(VISO):基本隔离和≤3,000 VRMS 是否足以满足您的设计要求?或者设计要求需要≥5,000 VRMS?本规范通常由系统的法规要求设置,代表隔离器可坚持至少 60 秒不被电压击穿。 


工作电压(VIOWM):隔离栅在产品使用寿命内需要承受的恒定电压是多少? 


浪涌隔离等级(VIOSM):是否需要增强隔离?需要一个能够承受> 10 kV 浪涌脉冲的隔离器。


爬电距离 / 电气间隙:4 毫米封装的爬电距离 / 电气间隙是否足够,或者您的系统标准要求 8 毫米或更高的规格? 


共模瞬变抗扰度(CMTI):隔离器是否可用于诸如电机驱动或太阳能逆变器等嘈杂的环境中(在这些环境中数据完整性至关重要,任何位错误都可能导致危险的短路事件)?如果如此,那么高 CMTI 额定值对于您的数字隔离器至关重要。


能耗:整体系统功耗是否对您的应用是至关重要的规格(例如,4 至 20 mA 回路供电或电池供电的系统)?


数据速率:您的通信接口需要什么数据速率?您正在运行低速 UART 速度还是高速≥100-Mbps 数据协议? 


步骤 2:选择合适的封装
缩小数字隔离器规格要求后,下一步需要考虑不同的封装选择。封装在隔离方面可能会产生很大的差异,因为封装尺寸和特性直接影响设备的高电压性能。选择正确的封装时,上述讨论的某些相同的高电压要求(爬电距离、电气间隙、工作电压、浪涌电压、隔离耐压)可能会起作用。具有较大爬电距离和电气间隙的较大封装将允许使用更高的隔离电压规格。如果使用较小的封装选项可以同时满足您的系统法规要求,则可考虑使用此选项来帮助节省电路板空间和成本。此外,需考虑您的通信接口需要多少个隔离通道,因为较高的通道数量将决定可使用哪种封装类型。 


步骤 3:确定通道数和配置 
确定好规格、要求和封装之后,仅需考虑其他几个选项。首先,确定您的信号需要多少个隔离通道以及每个信号的发送方向。这将有助于确定所需的通道数量和通道配置。接下来,考虑您偏好设计的默认输出状态(或故障安全状态)。这确定了当数字隔离器的输入通道未上电或引脚悬空时,输出管脚将处于哪种预定义状态(高电平或低电平)。选项可能同时适用于默认的高输出和低输出。 


步骤 4:评估可用设备
如果您已经准备好将您的数字隔离器知识付诸实践,图 1 是一个简单的数字隔离器选择流程图,它可以帮助您确定适合您的设计的 TI 器件。图 2 可帮助您找到合适的封装代号,图 3 并排显示了每个封装的比例。

 

图 1:TI 数字隔离器选择流程图


使用此列表可在 TI 数字隔离器选择流程图中了解有关设备的更多信息:


ISO78xx:DW 和 DWW 封装中具有 8000-VPK 隔离电压的最高隔离等级增强型数字隔离器。设备包括 ISO7810。


ISO77xx:基本和增强型数字隔离器。设备包括 ISO7741。


ISO70xx:超低功耗数字隔离器。设备包括 ISO7021。


ISO73xx:低功耗、低抖动数字隔离器。设备包括 ISO7341-Q1。


ISO76xx:高速 150 Mbps 隔离。设备包括 ISO7641FM。


ISO67xx:基本和增强隔离,适用于成本敏感型应用。设备包括 ISO6741。

 

图 2:TI 数字隔离器封装类型选择流程图

 

图 3:可用封装选项的比较