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正确选择数字隔离器的三要素

上网日期: 2014年04月04日 ?? 作者: David Krakauer ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:数字隔离器? 光耦合器? CMOS工艺?

选择正确的组合

数字隔离器在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面具有光耦合器所无法比拟的巨大优势。在数字隔离器领域,不同的绝缘材料、结构和数据传输方法组合造就不同的产品,而不同的产品适合不同的具体应用。如上所述,基于聚合物的材料提供最鲁棒的隔离能力,这种材料几乎适合所有应用,但医疗保健和重工业设备等要求最严格的应用受益最大。为了实现最鲁棒的隔离,聚酰亚胺厚度可以超过对电容而言的合理厚度;因此,基于电容的隔离最适合不需要安全隔离的功能隔离应用。在这种情况下,基于变压器的隔离可能是最合理的,特别是结合差分数据传输方法,以便充分利用变压器的差分特性。

正确选择数字隔离器的三要素(电子工程专辑)
图3. 不同的隔离器特性组合导致不同的品质因数。有一点是毫无疑问的: 光耦合器远不如数字隔离器。

虽然每一位设计人员都会选择最适合其应用、拥有适当平衡特性的隔离器,但有三个参数是非常重要的: 时序、功耗,当然还有隔离。为了对不同的技术进行评估,考虑图3中的情形。图中采用的品质因数基于时序/隔离能力,然后根据功耗绘出曲线。在这种情况下,我们选择了浪涌耐受阈值(2μs上升时间和50μs下降时间的高压脉冲,用来建立加强型隔离的适用性)来测量隔离能力。功耗表示1 Mbps数据速率下每通道的最大功耗,单位是mW;我们选用1 Mbps作为代表性的速率,因为大部分功耗敏感型应用工作在中等数据速率下。对于时序而言,我们关心信号跨越隔离栅传输的总时序延迟。因此,它不仅包含传播延迟,还包括抖动和输出上升与下降时间。

结论

ADI公司在开发其数字隔离技术时,考虑了数字隔离四要素的各不同之处,并重点关注绝缘材料、隔离元件以及跨越隔离栅传输数据的方法。ADI公司的核心iCoupler技术基于聚酰亚胺绝缘和芯片级变压器,因为这种组合可提供极佳的灵活性,不仅能集成其他功能(如隔离电源),还允许使用不同的数据传输方法。ADI将近14年来始终采用的脉冲方法依然可提供出色的能效和时序性能,同时保留采用其他具备自身优势的方法的可能性。所有这一切均可在不牺牲隔离能力的前提下实现,这是设计人员使用隔离器的首要原因。


作者:David Krakauer

ADI公司iCoupler数字隔离器部门产品线经理


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