【经验】数字输出VS模拟差分哪种隔离放大器更利于电路设计？

时间： 2016-11-26 来源：世强作者：Richard

电路设计的目的，是对电压和电流进行处理和控制。在功率电子电路的设计中，电流检测或反馈，通常采用串联采样电阻再通过放大器放大电阻上的电压的方法，或者采用霍尔效应的电流传感器来实现。对于采用串联采样电阻的方案来说，中高压的功率电路一般采用隔离放大器，又分为模拟差分输出隔离放大器和数字输出隔离∆∑-AD转换器，如图1和图2所示。

图1：模拟差分输出隔离放大器

图2：数字输出隔离∆∑-AD转换器

下面我们就以RENESAS的模拟差分输出隔离放大器和数字输出隔离放大器来分析一下这两种隔离放大器的不同之处及应用的注意事项。

两者的增益误差都是小于±1%，输入均采用差分输入±200mV，隔离电压均为5000Vrms。共模瞬态抑制CMR：模拟差分输出的隔离放大器PS8352AL2为10kV/μs，数字输出的隔离放大器PS9352AL2为15kV/μs，可见差异不大。

然而，从电路设计的角度来看，模拟差分输出的隔离放大器需要经过差分转单端的放大器，再经过AD转换器数字化后才能被处理器处理，需要经过多次信号处理，容易受干扰，对布局布线要求较高。而数字输出的隔离放大器，无需外置放大器和AD转换器，其内部已集成了放大器和∆∑-AD转换器，其输出直接为数字信号，不易受干扰，对布局布线要求相对简单。因此，数字输出隔离放大器让设计电流检测电路更简单、更精准可靠。

图3是Renesas的数字输出隔离放大器PS9352AL2电流检测的典型应用电路。下面就以此电路设计为例说明数字输出隔离放大器在设计中的注意事项：

图3：数字输出隔离放大器PS9352AL2典型应用电路

1）一个数字滤波器（Sinc3 Filter）用于滤除PS9352AL2的高频量化噪声，并且将PS9352AL2的1bit数据流转换为3线串行数据接口。

2）VDD和GND之间应安置一个大于0.1μF的旁路电容。电容尽量靠近器件引脚，距离不大于10mm。

3）输入（VIN+，VIN-）引脚和输出（MCLK，MDAT）引脚的连接布线应尽可能短。MCLK和MDAT引脚虽然是数字信号，但如果与数字滤波器之间的引脚布线过长，很可能造成数字滤波器无法读取数据。

4）隔离放大器引脚之间不允许走线，否则，将会影响器件内部的电压，从而导致不能正常工作。

5）输入端应连接一个抗混叠滤波器（如RC滤波,R=39Ω,C=0.01μF）,确保输入信号的最大频率小于允许的频率带宽。

6）当VDD供电电压低于4.5V（器件允许的最低工作电压）时，器件输出（MCLK，MDAT）是不稳定的，也是不允许的。为了确保在上电和掉电过程中工作正常，建议通过应用使能或重启功能的IC来规避。

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朵朵 Lv4. 资深工程师 2019-01-22

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Silicon Labs（芯科科技） AN559 使用Si86xx CMOS系列隔离器来隔离模拟信号

本文介绍了基于Si86xx CMOS隔离器的ISOlinear参考设计，该设计提供直流至500 kHz频率范围内的模拟信号隔离。该设计中的电路在成本和性能方面优于模拟隔离放大器，适用于模拟电平转换、接地噪声消除和安全隔离等应用。文章详细描述了三种不同成本/性能点的模拟隔离电路，并提供了电路操作、噪声和纹波与调制频率的关系、调制器操作、最佳调制器频率的确定、滤波器优化等方面的信息。

SILICON LABS - 隔离耦合器,SI8642BB-B-IS,SI8661BC-B-IS1R,SI8642ED-B-ISR,SI8621BC-B-ISR,SI8652BB-B-IS1R,SI8651BB-B-IS1,SI8660BA-B-IS1,SI8650,SI8662BC-B-IS1,SI8663AB-B-IS1R,SI8645BA-B-IU,SI8655,SI8642BB-B-IS1,SI8651,SI8620AB-B-ISR,SI8652,SI8652EC-B-IS1,SI8660BB-B-IS1R,SI863X,SI8640BB-B-IS,SI8650BD-B-ISR,SI8645BB-B-IS1,SI8630AB-B-IS1R,SI8663EC-B-IS1R,SI8640BD-B-IS,SI8662BB-B-IS1R,SI8660,SI8635BD-B-ISR,SI8661,SI8610BB-B-ISR,SI8605AB-B-IS1,SI8635BD-B-IS,SI8660ED-B-ISR,SI8622ED-B-ISR,SI8662,SI8642BD-B-IS,SI8663,SI8661EC-B-IS1,SI8631BD-B-IS,SI8602AC-B-ISR,SI864X,SI8610ED-B-ISR,SI8635BC-B-IS1R,SI8606AC-B-IS1R,SI8630BC-B-IS1,SI8640EC-B-IS1,SI8661EC-B-IS1R,SI8663BD-B-IS,SI8602AB-B-ISR,SI8622EC-B-ISR,SI8610BB-B-IS,SI8641BB-B-IUR,SI865X,SI8660BA-A-IS1,SI8605AC-B-IS1,SI8651ED-B-ISR,SI8641BC-B-IS1R,SI8663ED-B-ISR,SI8635BC-B-IS1,SI8631BB-B-IS,SI8635BB-B-IS,SI8661AB-B-IS1,SI8661AB-B-IS1R,SI8642AB-B-IS,SI8650ED-B-IS,SI8641BA-B-IU,SI8631AB-B-IS,SI8622EB-B-IS,SI8650AB-B-IS1R,SI8620AB-B-IS,SI8631EC-B-IS1,SI8655BD-B-ISR,SI866X,SI8621ED-B-IS,SI8663BC-B-IS1R,SI8640BA-B-IUR,SI8641BD-B-ISR,SI8652AB-B-IS1,SI8622EC-B-IS,SI8641EC-B-IS1,SI8621BB-B-IS,SI8631AB-B-ISR,SI8631BB-B-ISR,SI8640AB-B-IS1,SI8600AD-B-IS,SI8606AD-B-IS,SI8640BC-B-IS1R,SI8655BD-B-IS,SI8652BD-B-IS,SI8610BC-B-ISR,SI8630ED-B-ISR,SI8662BD-B-ISR,SI8610AB-B-IS,SI8620BC-B-IS,SI8620BB-B-IS,SI8610,SI8662BB-B-IS1,SI8605AB-B-IS1R,SI8620EC-B-IS,SI8655BB-B-IS1R,SI8660ED-B-IS,SI8645BB-B-IS1R,SI8622BB-B-ISR,SI8631BB-B-IS1,SI8620ED-B-ISR,SI8650BC-B-IS1,SI8640AB-B-ISR,SI8663AB-B-IS1,SI8622ED-B-IS,SI8662ED-B-ISR,SI8630BC-B-IS1R,SI8600AC-B-ISR,SI8641BB-B-ISR,SI8622,SI8642BT-ISR,SI8631BC-B-IS1R,SI8640BB-B-IS1,SI8641BC-B-IS1,SI8620,SI8641BD-D-IS,SI8621,SI860X,SI8640EC-B-IS1R,SI8641ED-B-ISR,SI8620BC-B-ISR,SI8620BD-B-IS,SI8622BD-B-IS,SI8655BA-B-ISR,SI8620EC-B-ISR,SI8600AB-B-ISR,SI8641ED-B-IS,SI8640AB-B-IS1R,SI8635,SI8661BD-B-IS,SI8630EC-B-IS1R,SI8630,SI8631,SI8621AB-B-ISR,SI8630AB-B-IS1,SI861X,SI8652ED-B-IS,SI8642BB-B-IS1R,SI8650EC-B-IS1,SI8606AD-B-ISR,SI8620BD-B-ISR,SI8662AB-B-IS1R,SI8662BC-B-IS1R,SI8663ED-B-IS,SI8650BD-B-IS,SI8640BC-B-IS1,SI8645,SI8662EC-B-IS1,SI8640,SI8630ED-B-IS,SI8641,SI8642,SI8640AB-B-IS,SI862X,SI8641BB-B-IS,SI8655BA-B-IUR,SI8621EC-B-ISR,SI8661BB-B-IS1R,SI8652BC-B-IS1R,SI8600AD-B-ISR,SI8655BB-B-IS1,SI8645BD-B-ISR,SI8642AB-B-IS1,SI8620BB-B-ISR,SI8645BB-B-IS,SI8650ED-B-ISR,SI8662EC-B-IS1R,SI8642BC-B-IS1R,SI8660AB-B-IS1,SI8642BA-B-IU,SI8606AC-B-IS1,SI8621AB-B-IS,SI8640BA-B-IU,SI8652EC-B-IS1R,SI8660BA-B-IS1R,SI8642AB-B-ISR,SI8630EC-B-IS1,SI8630AB-B-IS,SI8641BA-B-IUR,SI8651AB-B-IS1,SI8631ED-B-IS,SI8642BD-B-ISR,SI8652BB-B-IS1,SI8660BC-B-IS1R,SI8630AB-B-ISR,SI8640ED-B-IS,SI8642ED-B-IS,SI8651BB-B-IS1R,SI8652AB-B-IS1R,SI8622BC-B-ISR,SI8631BC-B-IS1,SI8650BB-B-IS1,SI8610ED-B-IS,SI8631AB-B-IS1R,SI8641BB-B-IS1,SI8650BC-B-IS1R,SI8660BD-B-IS,SI8602AB-B-IS,SI8655BA-C-IUR,SI8631BD-B-ISR,SI8641BB-B-IS1R,SI8663BD-B-ISR,SI8610BC-B-IS,SI8651EC-B-IS1,SI8661BB-B-IS1,SI8622EB-B-ISR,SI8631EC-B-IS1R,SI8661ED-B-IS,SI8652BC-B-IS1,SI8631AB-B-IS1,SI8651BD-B-ISR,SI8610AB-B-ISR,SI8621ED-B-ISR,SI8622BD-B-ISR,SI8640BB-B-ISR,SI8630BB-B-IS1R,SI8642EC-B-IS1R,SI8600,SI8602,SI8645BD-B-IS,SI8641BD-B-IS,SI8661BC-B-IS1,SI8630BD-B-IS,SI8605,SI8660EC-B-IS1,SI8606,SI8610BD-B-ISR,SI8605AD-B-IS,SI8641EC-B-IS1R,SI8645BC-B-IS1,SI8622BB-B-IS,SI8650EC-B-IS1R,SI8602AD-B-IS,SI8630BD-B-ISR,SI8640BB-B-IS1R,SI8641BA-C-IU,SI8635BB-B-ISR,SI8602AD-B-ISR,SI8621BC-B-IS,SI8622BC-B-IS,SI8641AB-B-IS1R,SI8610EC-B-ISR,SI8621EC-B-IS,SI8651BC-B-IS1,SI8605AC-B-IS1R,SI8600AC-B-IS,SI8651ED-B-IS,SI8662ED-B-IS,SI8602AC-B-IS,SI8605AD-B-ISR,SI8641BA-C-IUR,SI8652BD-B-ISR,SI8663EC-B-IS1,SI8621BD-B-ISR,SI8641BB-B-IU,SI8651BD-B-IS,SI8651EC-B-IS1R,SI8663BB-B-IS1R,SI8620ED-B-IS,SI8640BD-B-ISR,SI8660AB-B-IS1R,SI8641AB-B-IS,SI8642AB-B-IS1R,SI8660BC-B-IS1,SI8630BB-B-ISR,SI8642EC-B-IS1,SI8640ED-B-ISR,SI8645BB-B-ISR,SI8660BD-B-ISR,SI8655BA-B-IS,SI8641AB-B-IS1,SI8650AB-B-IS1,SI8661BD-B-ISR,SI8663BC-B-IS1,SI8631ED-B-ISR,SI8655BA-B-IU,SI8662BD-B-IS,SI8650BB-B-IS1R,SI8621BB-B-ISR,SI8645BA-B-IUR,SI8600AB-B-IS,SI8630BB-B-IS,SI8610EC-B-IS,SI8630BB-B-IS1,SI8660BB-B-IS1,SI8610BD-B-IS,SI8660EC-B-IS1R,SI8645BC-B-IS1R,SI8662AB-B-IS1,SI8663BB-B-IS1,SI8652ED-B-ISR,SI8641AB-B-ISR,SI8661ED-B-ISR,SI8642BB-B-ISR,SI8631BB-B-IS1R,SI8642BA-B-IUR,SI8651AB-B-IS1R,SI8642BC-B-IS1,SI8621BD-B-IS,SI8651BC-B-IS1R,室内照明,车载娱乐,固网及电话交换设备,车载,数据通信,车身和底盘,车联网,便携数码,手机相关,电动汽车动力系统,小家电,燃油汽车动力系统,消费电子部件,车载通讯,电脑,工业电子,电脑外设,智能家居,可穿戴设备,大家电

2012年01月01日 - 应用笔记或设计指南 - Rev. 0.3 代理服务技术支持采购服务

Silicon Labs（芯科科技） Si8920隔离放大器数据手册

Si8920是一款隔离式模拟放大器，适用于测量电流分流电阻上的电压或任何需要传感器与控制系统隔离的场景。它具有低电压差分输入、低信号延迟、高共模瞬态免疫等特点，支持高达5.0 kVrms的耐压能力。

SILICON LABS - 电流分流测量用隔离放大器,隔离耦合器,ISOLATED AMPLIFIER FOR CURRENT SHUNT MEASUREMENT,SI8920BD-IS,SI8920BC-IPR,SI8920AD-IS,SI8920AD-ISR,SI8920B,SI8920A,SI8920AC-IP,SI8920,SI892X,SI8920AC-IPR,SI8920BC-IP,SI8920ISO-KIT,SI8920BD-ISR,室内照明,工业、HEV和可再生能源逆变器,车载娱乐,交流、无刷和直流电机控制和驱动,固网及电话交换设备,车载,车联网,手机相关,电脑外设,智能家居,数据通信,车身和底盘,便携数码,电动汽车动力系统,小家电,隔离开关方式及UPS电源,燃油汽车动力系统,消费电子部件,AC, BRUSHLESS, AND DC MOTOR CONTROLS AND DRIVES,VARIABLE SPEED MOTOR CONTROL IN CONSUMER WHITE GOODS,车载通讯,电脑,工业电子,ISOLATED SWITCH MODE AND UPS POWER SUPPLIES,可穿戴设备,INDUSTRIAL, HEV AND RENEWABLE ENERGY INVERTERS,大家电,消费类白色商品中的变速电机控制

2017年06月21日 - 数据手册 - Rev. 1.0 代理服务技术支持采购服务