【技术大神】基于高速数字隔离器的通信电源优化方案

时间： 2017-07-14 来源：技术大神活动文章

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作为智能化工业设备的一员，通信电源的应用越来越广泛。通信电源中有一个很重要的模块就是监控模块。监控模块主要是将各路模拟量采集进来，然后通过UART、I2C、SPI等接口与外部通信。这些通信接口通常和外部CPU进行通信，一般需要与内部采集电路进行隔离。在实际的通信电源监控模块电路设计中，可以采用如下几种隔离方案。

1）采用光耦加隔离电源方案。此方案占用体积大，可靠性一般，还需要加一堆外围电路，由于通信电源对电路板体积要求高，故不采用此方案。

2）采用带隔离电源的隔离器。此方案成本较高，集成度高，由于电源集成在内部，对于厂家的技术要求很高，目前测试情况下EMI性能都不怎么优异。

3）采用带隔离电源且外置变压器的隔离方案。此方案成本一般，占用体积一般，EMI效果好，隔离电源输出功率大等优点。

根据上面的介绍，再笔者实际的通信电源设计中由于对体积要求非常高，因此决定采用方案二，采用带隔离电源的隔离器。使用A厂家内置电源的隔离器设计的通信电源监控模块，在进行EMI辐射测试时，发现在CLASSB测试中辐射超标5dB，如图1所示。

图1：采用A厂家的隔离器的RECLASSA测试

后经确认，发现A厂家内置电源的隔离器的EMI测试比较差，短时间也无法改进。后经世强的技术人员介绍SILICON LABS的电容型隔离器比较不错，具有极好的EMI性能，能够满足EMI CLASSB的要求。在综合了各方设计数据后，选择了Si88242，设计了两路RS485接口，详细电路示意图如图2所示。

图2：Si88242隔离器的RS485电路设计

Si88242产品将高速数字隔离器和隔离电源结合在一起，隔离电源需要外置变压器，这样能够提供高达5W的更大输出功率，以及高达83%隔离电源转换效率。Si88242具有四个高速数字隔离通道，为两输入和两输出接口，隔离器具有软启动功能。除了热探测和逐周期电流限制外，同时隔离器还具有低传播延迟和低抖动以及高电压下长期使用期的特点。

经优化后，电路重新改版设计，重新测试了EMI测试性能，隔离性能，电源效率等等，都得到比较好的效果，均能够通过RE的CLASSB标准，如图3为Si88242隔离器的RE波形。

图3：Si88242隔离器的RE波形

综上所示，在通信电源选取隔离器时需要注意如下几点：

1）首先要确定是选择内置变压器还是外置变压器，这个主要取决于板子空间、成本和EMI性能等，应该酌情考虑；

2）在选取隔离器的时候需要考虑速率和路数问题。首先要知道信号的速率，隔离器件的速率需要大于信号的速率。另外要考虑路数，几路输入几路输出等，每个系列的隔离器有很多子型号，根据需求选择；

3）在PCB布板时需要与参考设计一致，以保证最好的EMI性能。特别是滤波电容需放置到芯片引脚处，以保证更好的信号滤波。以及还需要注意滤波电容、反馈电阻的计算，使得电源设计达到更好的效果。

作者：drwyh

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Silicon Labs Si88x4x数字隔离器数据手册详情>>>

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ggss Lv8. 研究员 2017-07-23

silicon labs隔离器很好，性价比高。

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开关电源上需要一款数字隔离器，要求速率到10Mbps，6正通道，隔离电压3.0kVrms AC，并可支持3V 至 5.5V 电平转换，帮忙推荐国产方案。

您好，推荐荣湃的Π160M30，增强ESD功能，3.0kVrms隔离电压10Mbps 六通道数字隔离器，数据手册https://www.sekorm.com/doc/3184025.html

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Silicon Labs（芯科科技） Si860x数字隔离器数据手册

该资料介绍了Si860x系列双向I2C隔离器，这些产品基于Silicon Labs专有的射频隔离技术。它们提供更短的传播延迟、较低的功耗、较小的安装尺寸和更高的稳定性。所有设备都包含热插拔功能，支持双向SDA和/或SCL隔离通道，具有35 mA的吸收能力，最高工作频率为1.7 MHz。这些隔离器适用于各种应用，包括隔离I2C、PMBus、SMBus接口，电机控制系统，热插拔应用，智能电源系统和带有PMBus接口的隔离SMPS系统。

SILICON LABS - BIDIRECTIONAL I2C ISOLATORS WITH UNIDIRECTIONAL DIGITAL CHANNELS,隔离耦合器,单向数字通道双向L²C隔离器,SI8605AD-B-IS,SI8600AB-B-ISR,SI8606AC-B-IS1R,SI8600AD-B-ISR,SI8600AD-B-IS,SI8602AD-B-IS,SI8602AB-B-ISR,SI8606AD-B-IS,SI8602AB-B-IS,SI8602AD-B-ISR,SI8605AC-B-IS1,SI8600AB-B-IS,SI8605AB-B-IS1R,SI8605AC-B-IS1R,SI8600AC-B-IS,SI863XXT,SI8602AC-B-IS,SI8606AD-B-ISR,SI8605AD-B-ISR,SI8600AC-B-ISR,SI8606AC-B-IS1,SI8600,SI8605AB-B-IS1,SI8605AB-B-IS1,SI8602,SI860X,SI8602AC-B-ISR,SI8605,SI8606,室内照明,车载娱乐,隔离I2C、PMBUS、SMBUS,固网及电话交换设备,车载,车联网,手机相关,热交换应用程序,电脑外设,MOTOR CONTROL SYSTEMS,智能家居,INTELLIGENT POWER SYSTEMS,ISOLATED I2C, PMBUS, SMBUS,数据通信,车身和底盘,POWER OVER ETHERNET,便携数码,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,带有PMBUS接口的隔离SMPS系统,电机控制系统,电脑,工业电子,以太网供电,智能电力系统,ISOLATED SMPS SYSTEMS WITH PMBUS INTERFACES,可穿戴设备,大家电,HOT-SWAP APPLICATIONS

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你好，可以评估一下荣湃半导体的Π142E61；此方案为4通道2正2反数字隔离器，且默认输出高电平；数据传输速率高达200Mbps，且为宽体WB-SOIC16封装，电气隔离性更佳；详细评估资料如下：https://www.sekorm.com/doc/3184035.html。

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你好，国产品牌的数字隔离器可以评估一下荣湃半导体的π122U31，此方案隔离耐压等级高达3000Vrms，数据通信速率高达150kbps，同时共模瞬态抗扰度高达250 kV/μs，具有更好的抗干扰能力；详细评估资料如下：https://www.sekorm.com/doc/2475091.html。

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