【技术】利用隔离消除接地环路，保障数据传输可靠性

2019-09-04 广电电器网
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远距离数据传输充满着各种各样的潜在困难。接地环路可能是一个干扰源，它能在传输两端的接地之间产生噪声电压。此电压如果足够大，就可能导致接收端数据错误。本文主要说明接地环路是如何形成的，并讨论如何利用隔离技术和产品来解决接地环路的干扰问题。


接地环路是系统接地方案中的一个物理环路，产生于电路之间的多个接地路径。这些接地路径可能充当一个大环路天线，从环境中拾取噪声，从而在接地系统中产生电流。交流电源的50 Hz/60 Hz磁场是接地环路中的常见噪声源。对于分布式接地系统，源于某个位置的地电压噪声也能引起地电流在接地环路中流动。由于地为低阻抗，因此噪声电流往往相当大。数百毫伏的噪声可能会引起数安培的电流流过接地环路。
 

图1：通常数据传输路径中如何发生接地环路干扰


图1说明了通常数据传输路径中如何发生接地环路干扰。器件#1驱动一个单端信号，器件#2接收该信号。信号线接地于任一器件，例如接地连接可以是同轴电缆的屏蔽体等。这些器件的地之间存在另一个低阻抗路径，它通过器件电源的安全地。这两个接地连接构成一个大环路，从邻近干扰源的磁场拾取噪声电压。这种干扰会损害器件2接收到的信号，从而影响数据传输的有效性。


设计人员应小心谨慎，尽量通过单点接地来避免形成环路，但有些接口要求在收发器之间进行接地连接。这就需要我们实际应用中需要中断这种地连接，同时又能实现从发送器到接收器的信息传输。这样这两个器件之间就需要采用隔离器件来实现地的隔离。


早期，实现接地环路隔离的可能方法之一就是使用光耦。但随着接口的性能和复杂度提高，这种方法会有局限性。光隔离接口可能变得复杂而昂贵，并且需要大量布板空间。而且由于光耦的传输延迟相当大，只适用于低速信号。另外，使用多个光耦时，LED和上拉电阻的功耗可能变得相当高。使用数字隔离技术来中断接地环路，接口性能则不受影响，而且应用电路简单，所需器件相对较少。如SILICON LABS推出的容性隔离器件Si86xx系列和Si88xx系列产品等，具有集成度高、传输速度高达150Mbps，CMTI能力可高达75Kv/us，同时集成有正向和反向通道等功能和特点，就非常适合如CAN、RS485、SPI等总线应用，实现有效的数据传输。

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全部评论（3）

  • 幸福 Lv7. 资深专家 2018-08-07
    很好
  • eric陈 Lv7. 资深专家 2018-03-05
    不错的方案
  • Tiger.Hu Lv7. 资深专家 2017-11-21
    学习了
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型号- SI8642BB-B-IU,SI8641BB-B-IS,SI8642BB-B-IS,SI8641BB-B-IU,SI8640BD-AS,SI8642ET-IS,SI8645BA-B-IU,SI8640BC-AS1,SI8642EB-B-IU,SI8642BB-B-IS1,SI8640EB-B-IU,SI8641BD-B-IS2,SI8645BB-B-IS,SI8642ET-AS,SI8645BB-B-IU,SI8640BB-B-IU,SI8640BB-B-IS,SI8641ED-B-IS2,SI8645BB-B-IS1,SI8640ED-B-IS2,SI8641ET-IS,SI8642EA-B-IU,SI8640BT-IS,SI8642ED-AS2,SI8642BD-AS2,SI8640BD-B-IS,SI8641BD-AS,SI8641ET-AS,SI8642BA-B-IU,SI8640BT-AS,SI8640BA-B-IU,SI8642BD-B-IS,SI8645BB-AS,SI8640BA-AU,SI8642BB-AS,SI864X,SI8645BB-AU,SI8640ED-B-IS,SI8642ED-B-IS,SI8645BB-AS1,SI8641ED-AS,SI8640BB-AS,SI8640EC-B-IS1,SI8641BB-B-IS1,SI8642ED-AS,SI8640EC-AS1,SI8641BT-IS,SI8640BD-B-IS2,SI8645ET-IS,SI8641BT-AS,SI8640BB-AU,SI8645ET-AS,SI8642ED-B-IS2,SI8641BA-B-IU,SI8642EA-AU,SI8641BA-AU,SI8640BC-B-IS1,SI8645BD-B-IS,SI8641BD-B-IS,SI8641EC-AS1,SI8641BC-AS1,SI8641BB-AU,SI8645BT-AS,SI8645BC-B-IS1,SI8641ED-AS2,SI8641EC-B-IS1,SI8640BB-AS1,SI8645BT-IS,SI8642EB-AU,SI8641BA-C-IU,SI8642BA-C-IU,SI8641EB-AU,SI8642EC-AS1,SI8645BA-AU,SI8640EB-AU,SI8642BC-AS1,SI8642BB-AU,SI8641BC-B-IS1,SI8640BB-B-IS1,SI8641EB-B-IU,SI8642EC-B-IS1,SI8642BA-AU,SI8640ET-IS,SI8642BT-AS,SI8641BD-AS2,SI8642BT-IS,SI8641BB-AS,SI8642BB-AS1,SI8645BC-AS1,SI8642BD-B-IS2,SI8640ED-AS2,SI8640BD-AS2,SI8640ED-AS,SI8641BB-AS1,SI8645BA-C-IU,SI8642BC-B-IS1,SI8645BD-AS,SI8640ET-AS,SI8642BD-AS,SI8641ED-B-IS

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Silicon Labs（芯科科技） Si86xx数字隔离器数据手册

描述- 该资料介绍了Si86xx系列数字隔离器，这是一种超低功耗的CMOS设备，提供高速数据传输、传播延迟、功率、尺寸、可靠性和外部BOM优势。这些产品适用于广泛的温度范围和整个使用寿命，具有施密特触发输入以提高噪声免疫力。

型号- SI8661BC-B-IS1R,SI8642BB-B-IS,SI8642ED-B-ISR,SI8621BC-B-ISR,SI8620AX,SI8652BB-B-IS1R,SI8651BB-B-IS1,SI8660BA-B-IS1,SI8650,SI8662BC-B-IS1,SI8663AB-B-IS1R,SI8645BA-B-IU,SI8655,SI8642BB-B-IS1,SI8651,SI8652,SI8620AB-B-ISR,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,SI8661,SI8635BD-B-ISR,SI8610BB-B-ISR,SI8660ED-B-ISR,SI8635BD-B-IS,SI8622ED-B-ISR,SI8662,SI8663,SI8642BD-B-IS,SI8661EC-B-IS1,SI8631BD-B-IS,SI8631AX,SI864X,SI8610ED-B-ISR,SI8635BC-B-IS1R,SI8630BC-B-IS1,SI8640EC-B-IS1,SI8661EC-B-IS1R,SI8663BD-B-IS,SI8622EC-B-ISR,SI8610BB-B-IS,SI8641BB-B-IUR,SI865X,SI8660BA-A-IS1,SI8651ED-B-ISR,SI8641BC-B-IS1R,SI8642AX,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,SI86XX,SI866X,SI8621ED-B-IS,SI8663BC-B-IS1R,SI8630AX,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,SI8640BC-B-IS1R,SI8652BD-B-IS,SI8655BD-B-IS,SI8610BC-B-ISR,SI8630ED-B-ISR,SI8662BD-B-ISR,SI8610AB-B-IS,SI8620BC-B-IS,SI8620BB-B-IS,SI8610,SI8641AX,SI8662BB-B-IS1,SI8620EC-B-IS,SI8655BB-B-IS1R,SI8660ED-B-IS,SI8645BB-B-IS1R,SI8631BB-B-IS1,SI8622BB-B-ISR,SI8620ED-B-ISR,SI8650BC-B-IS1,SI8663AB-B-IS1,SI8640AB-B-ISR,SI8662ED-B-ISR,SI8622ED-B-IS,SI8630BC-B-IS1R,SI8641BB-B-ISR,SI8622,SI8642BT-ISR,SI8631BC-B-IS1R,SI8640BB-B-IS1,SI8641BC-B-IS1,SI8620,SI8641BD-D-IS,SI8621,SI8640EC-B-IS1R,SI8652AX,SI8641ED-B-ISR,SI8620BC-B-ISR,SI8620BD-B-IS,SI8622BD-B-IS,SI8655BA-B-ISR,SI8620EC-B-ISR,SI8641ED-B-IS,SI8640AB-B-IS1R,SI8661BD-B-IS,SI8635,SI8630EC-B-IS1R,SI8630,SI8631,SI8640AX,SI8663AX,SI8630AB-B-IS1,SI8621AB-B-ISR,SI861X,SI8652ED-B-IS,SI8650EC-B-IS1,SI8642BB-B-IS1R,SI8620BD-B-ISR,SI8662AB-B-IS1R,SI8662BC-B-IS1R,SI8663ED-B-IS,SI8650BD-B-IS,SI8640BC-B-IS1,SI8645,SI8662EC-B-IS1,SI8640,SI8641,SI8630ED-B-IS,SI8642,SI8651AX,SI8640AB-B-IS,SI862X,SI8641BB-B-IS,SI8655BA-B-IUR,SI8621EC-B-ISR,SI8661BB-B-IS1R,SI8652BC-B-IS1R,SI8655BB-B-IS1,SI8645BD-B-ISR,SI8642AB-B-IS1,SI8620BB-B-ISR,SI8662AX,SI8645BB-B-IS,SI8650ED-B-ISR,SI8662EC-B-IS1R,SI8642BC-B-IS1R,SI8660AB-B-IS1,SI8642BA-B-IU,SI8621AB-B-IS,SI8640BA-B-IU,SI8652EC-B-IS1R,SI8660BA-B-IS1R,SI8642AB-B-ISR,SI8630EC-B-IS1,SI8630AB-B-IS,SI8651AB-B-IS1,SI8641BA-B-IUR,SI8650AX,SI8631ED-B-IS,SI8642BD-B-ISR,SI8652BB-B-IS1,SI8660BC-B-IS1R,SI8630AB-B-ISR,SI8640ED-B-IS,SI8651BB-B-IS1R,SI8642ED-B-IS,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,SI8655BA-C-IUR,SI8631BD-B-ISR,SI8641BB-B-IS1R,SI8663BD-B-ISR,SI8661AX,SI8610BC-B-IS,SI8651EC-B-IS1,SI8661BB-B-IS1,SI8631EC-B-IS1R,SI8661ED-B-IS,SI8622EB-B-ISR,SI8652BC-B-IS1,SI8631AB-B-IS1,SI8651BD-B-ISR,SI8610AB-B-ISR,SI8621ED-B-ISR,SI8640BB-B-ISR,SI8622BD-B-ISR,SI8630BB-B-IS1R,SI8642EC-B-IS1R,SI8645BD-B-IS,SI8641BD-B-IS,SI8661BC-B-IS1,SI8630BD-B-IS,SI8660EC-B-IS1,SI8610BD-B-ISR,SI8641EC-B-IS1R,SI8645BC-B-IS1,SI8650EC-B-IS1R,SI8622BB-B-IS,SI8630BD-B-ISR,SI8640BB-B-IS1R,SI8641BA-C-IU,SI8635BB-B-ISR,SI8621BC-B-IS,SI8641AB-B-IS1R,SI8622BC-B-IS,SI8660AX,SI8610EC-B-ISR,SI8621EC-B-IS,SI8651BC-B-IS1,SI8651ED-B-IS,SI8662ED-B-IS,SI8610AX,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,SI8621AX,SI8660BD-B-ISR,SI8655BA-B-IS,SI8641AB-B-IS1,SI8650AB-B-IS1,SI8661BD-B-ISR,SI8663BC-B-IS1,SI8631ED-B-ISR,SI8662BD-B-IS,SI8655BA-B-IU,SI8650BB-B-IS1R,SI8621BB-B-ISR,SI8645BA-B-IUR,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

2013年09月01日  - SILICON LABS  - 数据手册  - Rev. 1.0 代理服务 技术支持 批量订货

Si861x/2x低功耗单通道和双通道数字隔离器数据表

描述- 本资料介绍了Si861x/2x系列超低功耗数字隔离器，这些器件提供高速数据传输、宽工作电压范围、高隔离耐压和多种安全认证。该系列产品适用于工业自动化系统、医疗电子、汽车电子等领域。

型号- SI8622EC-B-IS,SI8620ET-IS,SI8621BB-B-IS,SI8622BB-B-IS,SI8620ET-AS,SI8621BC-B-IS,SI8610BD-AS,SI8620BC-AS,SI8622BC-B-IS,SI8620BC-B-IS,SI8620BB-B-IS,SI8622BT-AS,SI8620EC-B-IS,SI8621EC-B-IS,SI8621BB-AS,SI8622ED-AS,SI8622BT-IS,SI8622BD-AS,SI8621BT-AS,SI8622ET-AS,SI8620ED-AS,SI8621BT-IS,SI8622ED-B-IS,SI8610EC-AS,SI8622ET-IS,SI8620ED-B-IS,SI8620BB-AS,SI8620BD-B-IS,SI8622BD-B-IS,SI8622BC-AS,SI8620EC-AS,SI8610BB-B-IS,SI8610ED-B-IS,SI8610ED-AS,SI8621EC-AS,SI8610BC-B-IS,SI8621BD-AS,SI8610EC-B-IS,SI8610BB-AS,SI8622EB-AS,SI861X,SI8610BD-B-IS,SI8620EB-B-IS,SI8622EB-B-IS,SI8622BB-AS,SI8621ET-IS,SI8610BC-AS,SI8621ED-AS,SI8621ED-B-IS,SI8620BD-AS,SI8620BT-IS,SI8620EB-AS,SI8621BC-AS,SI8621ET-AS,SI8621BD-B-IS,SI8620BT-AS,SI862X,SI8622EC-AS

September 2019  - SILICON LABS  - 数据手册  - Revision 1.75 代理服务 技术支持 批量订货 查看更多版本

【应用】8通道数字隔离耦合器，PLC I/O的设计神器

用1颗Si838x做I/O数字输入隔离，大大节省PCB空间。同时更是使得PLC兼顾高速、低速应用，模拟LED输入技术，寿命长。

2017-05-23 -  新应用 代理服务 技术支持 批量订货

Si87XX容耦隔离器较Si86XX隔离器有何性能提升？

Si87XX单通道高性能数字隔离器，可取代传统光耦，在Si86XX隔离器性能的基础上增加以下性能：1、增强VED/IEC 60747-5-2，带10kv涌浪；2、可直接替代常见光耦；3、最适合：高性能光耦升级（寿命长，高可靠和高数据率）。

2017-05-05 -  技术问答 代理服务 技术支持 批量订货

【视频】速度高达150M的汽车级数字隔离器，为新能源汽车提供安全保障

​在汽车电子＆无人驾驶及新能源汽车与新材料专场世强在线研讨会中，Silicon Labs技术专家为我们做了演讲。芯科速度高达150M的汽车级数字隔离器，应用于新能源汽车，可为其提供安全保障。同时，芯科的数字隔离器也可有效使用于OBS、DODC、BMS、Traction Inverter中，相应的方案详情。

2020-09-25 -  新产品 代理服务 技术支持 批量订货

有没有自带隔离DC-DC的数字芯片应用在SPI通讯应用上？

推荐高速数字隔离Si88241，它自带DC-DC电源控制器，外部只需接个小型变压器即可实现电源转换，4通道数字隔离，三进一出，非常适合SPI通讯的应用场合。

2017-05-05 -  技术问答 代理服务 技术支持 批量订货

Can接口保护方案有推荐的吗？该方案需要用到光耦吗？

为了避免CAN控制器和CAN收发器的电气不一致，需在二者之间加隔离芯片。传统的CAN隔离使用光耦较多，也推荐使用Silicon Labs的容隔离Si8621。 与传统光耦隔离相比，采用Si8621隔离芯片设计的电路功耗低，数据传输速率高，时序精度高，瞬态共模抑制比优，信号传输方向灵活，硬件电路简单。 在CAN总线接入端与地之间分别反接两个保护二极管，如果CAN总线上有较高的负电压，通过二极管的短路起到一定的过压保护作用。 收发模块连接的CAN总线两端并联了一个电阻，这个电阻作为数据收发终端对总线起了阻抗匹配的作用，防止数据在线端被反射，影响数据传输。

2017-03-14 -  技术问答 代理服务 技术支持 批量订货

Si8660/61/62/63 低功耗六信道数字隔离器 数据表

描述- 本资料介绍了Silicon Labs的Si8660/61/62/63系列低功耗六信道数字隔离器。该系列产品采用CMOS技术，具备高速运行、低功耗、高隔离电压等特点，适用于工业自动化、医疗电子、混合动力汽车等领域。

型号- SI8662BB-B-IS,SI8661BB-B-IS,SI8661BB-B-IU,SI8660BB-B-IS,SI8662BC-B-IS1,SI8663BB-B-IS,SI8660BB-B-IU,SI8662BB-B-IU,SI8663BB-B-IU,SI8660EX,SI8660EB-B-IU,SI8662EX,SI8661EB-B-IU,SI8660BA-B-IS,SI8663EB-B-IU,SI8662BB-B-IS1,SI8662EB-B-IU,SI8660ED-B-IS,SI8663BC-B-IS,SI8662ED-B-IS,SI8660,SI8663EC-B-IS1,SI8661,SI8661BD-B-IS2,SI8663EC-B-IS,SI8662,SI8661EC-B-IS,SI8663,SI8660BX,SI8661EC-B-IS1,SI8662BX,SI8661BC-B-IS,SI8660BC-B-IS1,SI86XXXX,SI8663BD-B-IS,SI8660BA-B-IS1,SI8660BD-B-IS,SI866XXD,SI8663BC-B-IS1,SI8661BD-B-IS,SI866XXB,SI8661EX,SI86,SI866XXC,SI8662BD-B-IS,SI8663EX,SI866XEX,SI8661BB-B-IS1,SI8660BB-B-IS1,SI8661ED-B-IS,SI8663ED-B-IS,SI8663BB-B-IS1,SI8662EC-B-IS1,SI866X,SI8661BX,SI8660EC-B-IS,SI8662EC-B-IS,SI8663BX,SI8661BC-B-IS1,SI8660EC-B-IS1,SI8660BC-B-IS,SI8662BC-B-IS,SI866XBX

October 18, 2017  - SILICON LABS  - 数据手册  - Revision 1.7 代理服务 技术支持 批量订货

碾压光耦！5.0kVRMS电压隔离+10kV浪涌保护的隔离器

Silicon Labs推出的隔离式栅极驱动器Si8261可替代传统的光耦隔离方案，无论从成本，还是产品可靠性上均更具优势，相信会成为未来主流的高性价比设计方案。

2016-09-17 -  新应用 代理服务 技术支持 批量订货
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