探索ISO723xx高速三通道數(shù)字隔離器的奧秘

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，數(shù)字隔離器是保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要組件。今天，我們就來(lái)深入探討TI公司的ISO7230C、ISO7231C和ISO7231M這三款高速三通道數(shù)字隔離器，看看它們究竟有哪些獨(dú)特之處，能為我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)怎樣的便利。

文件下載：iso7231c.pdf

概述

ISO723xx系列隔離器為信號(hào)傳輸提供了一種高效、安全的解決方案。它們采用了TI的二氧化硅（SiO?）隔離屏障，邏輯輸入和輸出緩沖區(qū)通過(guò)該屏障分離，結(jié)合隔離電源使用，能有效阻擋高壓，隔離接地，防止數(shù)據(jù)總線或其他電路上的噪聲電流進(jìn)入本地接地，避免干擾或損壞敏感電路。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

高速信號(hào)傳輸

該系列產(chǎn)品提供25Mbps和150Mbps兩種信號(hào)速率選項(xiàng)，能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求。以工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?yàn)槔咚俚臄?shù)據(jù)傳輸可以確保設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信，提高生產(chǎn)效率。

低失真與低抖動(dòng)

低通道間輸出偏斜（最大1ns）、低脈沖寬度失真（PWD，最大2ns）以及低抖動(dòng)（150Mbps時(shí)典型值為1ns），這些特性保證了信號(hào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求極高的伺服控制接口中，低失真和低抖動(dòng)能夠確保電機(jī)控制的精度，減少誤差。

長(zhǎng)壽命與高可靠性

在額定工作電壓下，典型壽命可達(dá)25年。同時(shí)，具備4kV ESD保護(hù)，能夠有效抵御靜電干擾，增強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。這對(duì)于一些需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備，如工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器，尤為重要。

寬電壓范圍與電平轉(zhuǎn)換

可在3.3V或5V電源下工作，并支持3.3V和5V的電平轉(zhuǎn)換，方便與不同電壓等級(jí)的電路進(jìn)行接口。這使得ISO723xx在各種電子設(shè)備中都能靈活應(yīng)用，無(wú)需額外的電平轉(zhuǎn)換電路，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

高電磁抗擾性

-40°C至125°C的寬工作溫度范圍，以及高電磁抗擾性，確保了產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下也能正常工作。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等復(fù)雜的電磁環(huán)境中，高電磁抗擾性能夠有效避免信號(hào)干擾，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

安全認(rèn)證齊全

獲得了DIN EN IEC 60747 - 17（VDE 0884 - 17）、UL 1577、IEC 61010 - 1和IEC 62368 - 1等多項(xiàng)安全認(rèn)證，為產(chǎn)品在安全要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中的使用提供了保障。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

工廠自動(dòng)化

在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，ISO723xx可用于Modbus、Profibus?和DeviceNet?等數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的隔離通信。通過(guò)隔離，可以防止不同設(shè)備之間的電氣干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

計(jì)算機(jī)外設(shè)接口

在計(jì)算機(jī)外設(shè)接口中，如USB、串口等，使用ISO723xx可以隔離主機(jī)和外設(shè)之間的電氣連接，保護(hù)主機(jī)免受外設(shè)故障的影響，同時(shí)也能提高信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

伺服控制接口

在伺服控制接口中，ISO723xx的低失真和低抖動(dòng)特性能夠確保電機(jī)控制信號(hào)的準(zhǔn)確性，提高電機(jī)控制的精度和穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，ISO723xx可以隔離傳感器和采集電路之間的電氣連接，防止傳感器受到采集電路的干擾，提高采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

產(chǎn)品對(duì)比與引腳配置

產(chǎn)品對(duì)比

不同的產(chǎn)品在信號(hào)速率、輸入閾值和通道配置等方面存在差異，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的產(chǎn)品。

引腳配置

了解引腳配置對(duì)于正確使用和設(shè)計(jì)電路至關(guān)重要，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)引腳功能合理連接電路。

電氣與開(kāi)關(guān)特性

電氣特性

在不同的電源電壓（3.3V和5V）下，ISO723xx的電氣特性有所不同，包括電源電流、輸出電壓、輸入電流和輸入電容等。例如，在3.3V電源下，ISO7230C/M的靜態(tài)電源電流典型值為0.5mA，而在25Mbps信號(hào)速率下，電源電流典型值為3mA。這些特性數(shù)據(jù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

開(kāi)關(guān)特性

開(kāi)關(guān)特性包括傳播延遲、脈沖寬度失真、偏斜和抖動(dòng)等。不同的產(chǎn)品和電源電壓組合下，開(kāi)關(guān)特性也會(huì)有所差異。例如，在5V電源下，ISO723xC的傳播延遲典型值為18ns，脈沖寬度失真最大為2.5ns。了解開(kāi)關(guān)特性有助于工程師評(píng)估信號(hào)傳輸?shù)难舆t和失真情況，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

典型應(yīng)用

以ISO7231為例，結(jié)合TI的混合信號(hào)微控制器、RS - 485收發(fā)器、變壓器驅(qū)動(dòng)器和電壓調(diào)節(jié)器，可以構(gòu)建一個(gè)隔離的RS - 485系統(tǒng)。在這個(gè)應(yīng)用中，ISO7231起到了隔離信號(hào)和電源的作用，確保了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

電源供應(yīng)建議

為了確保在所有數(shù)據(jù)速率和電源電壓下都能可靠運(yùn)行，建議在輸入和輸出電源引腳（V CC1和V CC2）處使用0.1μF的旁路電容，并將電容盡可能靠近電源引腳放置。如果應(yīng)用中只有一個(gè)初級(jí)側(cè)電源，可借助變壓器驅(qū)動(dòng)器（如TI的SN6501）為次級(jí)側(cè)生成隔離電源。

布局指南

為了實(shí)現(xiàn)低EMI的PCB設(shè)計(jì)，建議采用至少四層的PCB布局，層疊順序?yàn)楦咚傩盘?hào)層、接地層、電源層和低頻信號(hào)層。高速信號(hào)布線應(yīng)在頂層進(jìn)行，避免使用過(guò)孔，以減少電感的引入。同時(shí)，將接地層與高速信號(hào)層相鄰，可建立傳輸線互連的受控阻抗，并為回流電流提供低電感路徑。

總結(jié)

ISO7230C、ISO7231C和ISO7231M這三款高速三通道數(shù)字隔離器具有高速、低失真、高可靠性和寬工作溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的產(chǎn)品，并注意電源供應(yīng)、引腳配置和PCB布局等方面的要點(diǎn)，以充分發(fā)揮這些產(chǎn)品的性能優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過(guò)數(shù)字隔離器相關(guān)的問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。