【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

代理服务

技术支持

采购服务

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

相关技术文档：
Silicon Labs Si88x4x数字隔离器数据手册详情>>>

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

平台合作

提交评论

全部评论（1）

ggss Lv8. 研究员 2017-07-23

silicon labs隔离器很好，性价比高。

没有更多评论了

【经验】4位高速数字隔离器电路中变压器该如何设计？

Silicon Labs的Si8824x系列数字隔离器中变压器设计中要保证副边电压的5V稳定。

2017-08-08 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

数字隔离器Si8640的VDD1和VDD2是否可以接不同的电压，如VDD1接5V，VDD2接3.3V？

可以，数字隔离器Si8640除了具有电气隔离的功能之外，还可用于在VDD1和VDD2接不同电压，进行逻辑电平转换。

2017-05-05 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【应用】数字隔离芯片Si8622助力隔离电能质量分析仪表485总线隔离

在电能质量分析仪表中有485总线隔离需求，这就需要选用一款数字隔离芯片，为了优化成本我们都是在收发通道用数字隔离，在控制管脚用普通的便宜的光耦隔离就可以。推荐选用Silicon Labs 数字隔离器Si8622EC-B-IS，电源范围2.5-5.5V，传输延时8ns，速率150Mbps,共模抑制比高50 kV/μs, HBM电压4.5KV，隔离电压高3.75KV,完全满足电力方面隔离需求。

2019-01-17 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

一个电源模块项目中需要选用一颗数字隔离器，要求工作电压5V，共模瞬态抗扰度75 kV/μs，双通道，请问有没有合适的推荐？

你好，推荐一颗荣湃的数字隔离器Π120E10，高数据速率200Mbps，请参考规格书：https://www.sekorm.com/doc/3184040.html

2023-06-28 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【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采购服务

【应用】效率高达96%的3KW 5G通信电源设计方案

如何低成本的建设低能耗、高可靠和高功率密度的通信电源系统，成为5G通信电源的挑战。本方案采用MOSFET作为主开关器件，搭配非隔离驱动IC、隔离驱动IC、保险、输入继电器、整流桥，隔离IC、TVS和4G通讯模组等器件，实现3KW的效率高达96%的5G通信电源的高功率密度设计。

2020-05-23 - 应用方案

【应用】输入电压范围为2.5V~20V的LDO用于通信电源设计，输出电压精度为±1%@25℃，有利于整机效率的优化

通信电源通常应用于基站供电，通信电源连接到设备上，电源通过背板的控制，将电源以及信号分配到各个子板上，本文介绍的方案则是对背板的供电设计，供电稳定才能保证电源以及信号分配功能的实现。其中的LDO选择国产厂牌圣邦微的SGM2205-3.3XK3G/TR。

2023-03-26 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

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采购服务

【应用】荣湃数字隔离Π220N61运用于POE通信电源，高共模瞬态抗扰度可达120 kV/μs

荣湃半导体推出的数字隔离器π220N61运用于POE通信主控与负载之间，高共模瞬态抗扰度可达120 kV/μs，在性能方面得到了很大的提升

2022-03-19 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【应用】国产负载开关SGM2528BXTD10G/TR用于通信电源，可编程限制电流高达5A

控制板插在供电背板后由供电背板供电，控制板都。最基本的就是提供浪涌电流限制，配合其他的保护功能可有效保护设备。国产厂牌圣邦微的负载开关SGM2528BXTD10G/TR应用在300W通信电源的12V/5A系统中。

2023-01-13 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【应用】驱动隔离器+数字隔离器，实现车载OBC控制器MOS管驱动和总线隔离

Silicon Labs推出最高输出电流为4A，安全隔离电压为5kvrms的隔离驱动器 Si8233和专为SPI通信隔离而定制的数字隔离器Si8641。

2017-11-03 - 新应用代理服务技术支持采购服务

四通道数字隔离器Si8641，其输入端的电源VDD1和输出端的电源VDD2应该使用3.3V，还是5V？

数字隔离器输入和输出两边的电源VDD1和VDD2，如果是与5V器件接口，则对应的的电源使用5V供电；如果是3.3V器件，对应的电源使用3.3V供电，VDD1和VDD2的电压可以不相同。

2017-05-05 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

通信电源项目中，目前在寻找4通道2正2反的数字隔离器，要求默认输出高电平，数据速率200mbps，封装WB-SOIC16；请问是否有合适的方案推荐？

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。

2023-01-03 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

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

2016年08月10日 - 数据手册 - Rev. 1.5 代理服务技术支持采购服务