【经验】如何使用隔离放大器在高共模电压下测量小电压信号
设计人员通常需要在高共模电压下测量小电压，尤其是在使用电源和电机驱动时。这与使用传感器时的接地回路问题有关，这可以通过有效使用隔离放大器来解决。隔离放大器在其输入和输出之间提供电流隔离，在传输所需信号的同时可以消除共模电压。在基于传感器的监测系统中，可用来实现有效隔离。广泛应用于电源，电机控制器，远程电压感应，生物医学测量和远程数据采集等应用领域。
图1 存在高共模电压（a）和消除接地回路（b）的情况下测量小电压（需要隔离的常见应用电路）
图1（a）是用于控制电动机的典型动力驱动器。它通过改变脉冲波形到负载的占空比来控制功率，电源电压（HV+和HV-）大约为几百伏。分流电阻上的电流检测电压RSHUNT大约为10毫伏，但它依赖于在HV+和HV-之间摆动的脉冲波形，若将此电压施加到接地仪表或电流检测放大器的输入端将超过共模电压限制并可能破坏器件。
图1（b）信号通过同轴电缆从左侧的发射器连接到右侧的接收器。来自其他电路的杂散接地电流可以找到通过连接两个接地的同轴屏蔽的返回路径。这些会在电缆屏蔽串联阻抗上产生电压，导致VG2与VG1不同，从而导致接收器输入出错。
这两种场景都需要信号隔离。解决方案在于隔离放大器的应用。本文将讨论三种常见的隔离方法，分别是变压器耦合隔离，光耦合隔离和CMOS隔离。下文将概述三种隔离方式，并着重突出SILICON LABS的基于CMOS的隔离方案。
变压器耦合：
图2 AD202JY使用变压器耦合
变压器耦合隔离是一种古老的隔离电路的方式。本案所用的AD202JY是一款磁耦合隔离放大器，其最大隔离电压额定值为750VRMS交流，60赫兹（Hz）和1000V直流。它使用双变压器，第一个用于信号路径。第二个将25 kHz载波从输出耦合到输入侧，并且是调制器的载波。它还用于为输入部分生成双隔离电源输出。这满足了对单独隔离电源的需求。
光耦隔离：
光耦合可以在隔离放大器的输入和输出之间提供隔离。隔离放大器的输入部分驱动发光二极管（LED），其中的光由输出部分中的光电晶体管接收。该链路完全是光学的，LED和光电晶体管之间没有电气连接。该隔离放大器将出色的光耦合与Σ-Δ转换器技术和斩波稳定放大器相结合，可提供高压隔离，差分输出和200kHz带宽，并可提供多种精度（3％，1％，0.5％）。
图3 ACPL790X光耦隔离放大器功能框图
CMOS隔离：
相较与前两种隔离方案，本文更推荐CMOS的隔离方式。SI8920是世强代理的Silicon Labs推出的一款带隔离的放大器，基于Silicon Labs专有的CMOS隔离技术，其低压差分输入非常适合测量电流分流电阻上的电压或传感器必须与控制系统隔离的任何位置。可以输出差分模拟信号。与以上两种隔离技术相比，该技术可实现更高的性能，更低的应用温度，更为出色的耐老化性能，更紧密的部件匹配以及更长的使用寿命。
除此之外，Si8920还具有更低的信号延迟，使控制系统能够快速响应故障或负载变化；低失调和增益漂移可确保精度。极高的共模瞬态抗扰度意味着即使在电机驱动系统和逆变器中存在高功率开关的情况下，也能提供精确的测量。
图4 Si8920内部结构框图
结论：
无论是基于磁性，光学还是CMOS耦合，隔离放大器都是一种有效的工具，可用于测量高共模电压下的小信号，或隔离电路接地。 它们在电源，电机控制器，远程电压感应，生物医学测量和远程数据采集中得到普遍应用。
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wch7475 Lv8. 研究员 2018-11-07学习 -
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luosai Lv8. 研究员 2018-09-12学习了解下！ -
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小伟 Lv7. 资深专家 2018-09-10不错！学习了 -
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世强代理 Lv7. 资深专家 2018-09-10支持 -
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yuyu Lv8. 研究员 2018-09-10学习了！
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NJM2902C,NJM2902B,NJU7076B,NJM7056,R3134,R3133,R2045,NJW2368,R1191,R5550,NJW4303,R1190,NJM2842,R3132,NJM2841,R2043,R3130,NJM2846,NJM2845,NJM2847,NJL5901AR-1,NJM5532C,NJM2901C,R5110XXX1A,R5110XXX1B,NJM393C,R5326,NJG1697EM1,R5324,R3150-A,NJU6364系列,R5560,NJU6397系列,NJW2377,NJU1206MER,NJM2855,R2051,NJM2857,NJM2856,NJW1280,NJU7098A,NJM2902CA,R5110XXX2C,R5110XXX2D,NJM390A,NJU211,R3150-B,R2061,R3150-E,NJW2344,NJM2820,R3154,R3150-F,NJM2822,R2062,R3152,NJM2821,NJW4760,RM516,NJM2823,NJM2825,NJM2828,NJG1801AKGC-A,NJM2827,NJM2829,NSNJ9200A,NJM064C,NJM391A,RS5C338A,R5106,NJU3610,R5107,R5108,R5109,R5104,R5105,NJM2151A,R3160,R5101,NJM2831,NL6010,NJM2830,NA2100,NJM2835,NL6011,NJM2837,NJM2836,NL6012,NJM2839,NJL5902R,R1155,NJG1669MD7,R1154,NJW4107,NJU72501,NJW4106,NJW4105,NJM2570A,NJW4104,NJW4100,R1150,NJM2801,NJM2804,NJM2806,NJM2805,R5528,NJM062C,R5524,R5527,R5520,NJW4109,NJG1684ME2,NJW4108,R5523,NJW4118,NJW4116,NJW4113,R1163,R1160,R1161,NJW4111,NJW4110,NJW4351,NJM2815,NJM2816,NJM12877,NJW4162A,NJU7381A,NJG1108HA8,NJM2904CA,R3114,R2025,NJM2819A,R3112,NJG1617K11,R3111,R5538,R2023,R3118,R3117,NJM2904C,R5533,R3116,NJM2904B,NJG1144KA1,R1170,R3200X064A,NJMOP177,R1173,NJM2374A,R2262,NJW1298,NJW4321,R1171,NJW4320,R1172,NJM78M00S,NJM2903C,NJU7382A,NJM084C,RN5T618,R2033,NJG1801BKGC-A,R5542,R5543,R1180,R5540,R5541,NJM2373A,NJG1657MD7,NJW2392,NJM12856,NJU7365,NJU7366,NJU7367,NJU7092A,NJM2879-H,NJU7364,NJM2748A,RP600,MUSES8832,RN5U700,RP602,RP604,RN5T614,RP605,NB7200,NJU7360,R1801,NJU7356,NJU77572,R1800,NJM41001T,RN5RZ,NJU8759A,NJU7093A,NJU6368系列,NJU7116,NJL6402R-2,NJU7118,NJU7119,NJM2505A,NJU6322系列,NJW1200,NJG1740MHH,MUSES8820,RN5VD,NJU7387,NJU72090,R1810,NJU7141,R3200X002X,NJU7384,NJU7385,NJU7386,RC5T519,NJU72097,NJU6311系列,RM590,NJU7380,NJG1730MD7,NJU9555,NJM17431,NJM2769B,NJU77550,NJU7091A,R3200X001X,NJU77552,NJU77551,NJU77554,NJU6377系列,NT1189GDAE3S,NJU9103,RC5T619X,NJU9102,NJU9101,R5117,R5114,NJM2880,R5115,R5116,NJM2882,NJM2881,R5110,NJM2884,R5111,R3121XXXXG,NJM2883,NJM2641,R5112,NJM2886,NJW1230,NJM2885,R5590,NJM2888,NJM2646,NJM2887,NL6002,R3121XXXXA,NT1191GEAE3S,NJM2407,R3121XXXXE,NJM8191,NJM8190,NJU6063,NJU7394,RM517,RV5C348B,NJU6366系列,NJG1812ME4,NJM2893,NJM2173A,NJM2892,NJM2894,NJW1241,NJW1240,NJG1812AMET-A,NJU7392,NJU6062,NJU6061,NJU6222系列,NJU77580,NJU77582,RN5RF,NJU6402B,NJM2860,NJM2862,NJM2861,NJL5909RL-4,RN5RL,NJM2864,NJM2863,RN5RK,NJM2866,NJG1682MD7,NJM2865,NJM2868,NJU7181,NJM2626,NJM2867,NJM2627,NJL5830R,RN5RT,NJL6195R,NJW2307,NJM2749A,NJM2871,NJM2870,NJG1159PHH,NJW2311,NJM2872,R3121-A,NJM2875,NJM2874,NJM2877,NJM2876,R3121-E,NJU6080,NJM2879,NJM2878,R3121-G,NJG1816K75,NJG1143UA2,NJU7640,NJM14570,NJU6311,NC2700M,NJM2288,NJM2287,RP200,NJL5513R,RS5C372A,RP201,RS5C372B,RP202,NJW1143A,NJU7630,NJU7631,NJU7632,NJM2872A,NC2701M,NJU71074,NJM8830,NSVS1231,NJM2299,NJM2059,NJM2058,NJM2872B,NJG1145UA2,NJG1814MD7,NJU8759,NJU71041,NJG1146KG1,NJMOP1772,NJU8758,NJW1142A,NJU71044,NJW4305A,NJM5532,NJM084CA,NJM8801,NJM2871A,NJL6193R-3,NJM2871B,R3120XXXXE,NJU6323,NJU6322,NJU6321,R3120XXXXA,NJU7650,NJG1186PJL-A,NJU6324,NJW1933,NJM2275,NJM2274,NJM2278,NJM1431A,NJL6407R,NJM3414A,NJL6502R-1,NJM14558,NJU7200,NJU7201,NJU7202,NJM2768B,NJU7680,RP402,NJG1151MD7,NC2600,RP400,RP401,NJU7098AF1-C,MUSES72323,NJU3719A,NS1101,NJU7670,NS1102,NJU6324系列,NJU7677,NJM78M00,NJM41005T,NJG1818K75,NJM358C,NJL5510R,NJU7222,NJU7223,NJG1648HB6,NJL6401R-3,NC2702M,NJU6377,NJU6376,NJU7221,NJL5313R,NJM082CA,NJU7211,NJU6363,NJU6360,NJU7691,NJU6367,NC2703M,NJU6366,NJU6365,NJU6364,NJU6369,NJU6368,NJU8789,NJM358CA,NJU77903-Z2,NJU7690,NJU077,R1232,NJM2586A,RN5C752,NJD3015,RN5C750,NJM064CA,NSVS1093,NJW4148,R5111XXX1A,R5111XXX1B,NJW4142,NJW4141,NJW4382,NJW4140,NJW4750T1,NJM45001,NJW4381,R1243,R5601,R5602,R1242,NJU72322,R1245,NJG1186PJL,R5111XXX2D,NJU72315,NJW4615A,NJU72750A,NJM2561B,NJG1800NB2,R1240,NJM2561A,R5111XXX2C,NJW4155,NJW4154,NJW4153,NJM13403,NJM13404,NJU7388B,NJG1739K51,R5617,R5619,R5612,R5613,NJM393CA,R5610,R5611,NJW4119,NJW4128,NJU72751A,NJW4810A,NJM2584A,NJW4122,NJW5211,NJW5210,NJW4120,MUSES72320,NJG1173UX2,NSTS9116A,NJW4152-AB,NJD3004,NJU71091T1,NJD3007,NJG1801K75,NJW4138,NJM2583A,NJW4375,R1260,NJW4133,NJW4132,NJL6195R-W,NJW4372,NSTS9117A,NJU7386A,ND1160,NJU7606,NJM2566A,NJU7600,RN5C713,NJU7601,NJU7602,RN5C711,NJW1871A,RN5C716,NJM062CA,NJW4188,NJW4187,NJU7367A,NJW4186,NJU4051B,NJW4185,NP8700,NJW4184,NJW4183,NJW4182,NJW4181,NJU7367B,R1207,NJW4190,R1208,R1205,R1206,R1200,NJU71031,NJG1127HB6,NJG1156PCD,NJMOP2277,R1203,R1204,NJU71032,R1202,NJU77806,NJG1666MD7,NJW4196,NJW4191,R1218,NJU7620,NJU4053B,NJM2060,R1210,R1211,R1214,R1215,R1212,R1213,NJM2068,NJU3711A,NJM339C,NJW4161,ND1130,NJW4160,NJG1686MHH,NR1700,NJU7610,R1225,NJU72344,NJU72343,NJU6394系列,R1223,NJU72342,R1224,NJU72341,R3150XXXXE,R3150XXXXF,NJW4177,NJU4052B,NJG1117HA8,NJW4175,NJW4172,NJW4171,NJW4170,NJU3712A,R3150XXXXA,R3150XXXXB,NJM41031,NJU7870-Z2,NJM41033,NJM8020,NJU7086,NJM2903CA,NJM41035,R5114XXX2,R5114XXX1,NJU7391A,NJU7089,R5436,R5437,R5438,NJM8021,R5439,R5432,R5433,R5434,R5435,NJG1187KG1,NJW1159,NJM2723,NJM2725
ROHM（罗姆）电源管理IC选型指南（英文）
目录- Linear Regulators Switching Regulators System Power Supply ICs Non-isolated type ACDC Controller ICs Isolated and Non-isolated Type ACDC Converter Isolated Type ACDC Converter ICs Gate Drivers Temperature Monitor Power Management Switch Wireless Power Battery Management IC Voltage Detectors (Reset ICs)
型号- BD7673AG,BU90006GWZ,BAJ0CC0FP,BD81026MUV,BA18JC5T,BD52XXFVE SERIES,BD18KA5W,BD1CIC0WHFV,BD1CIC0W,BU43XXG SERIES,BH25RB1WGUT,BD18HA3WEFJ,BD7602GUL,BU27TA2WHFV,BD82001FVJ-LB,BAJ2CC0WT,BD12IC0MEFJ-LB,BD50FA1MG-M,BD9109FVM-LB,BD15HA5WEFJ,BD50HC5MEFJ-C,BA70BC0FP,BD50FD0WHFP,BD70GA5MEFJ-LB,BD50HC5MEFJ-M,BM61M41RFV-C,BD9C301FJ,BU48XXF SERIES,BD15KA5WFP,BU1BTD2,BD30GA5MEFJ-M,BD15GC0MEFJ-LB,BD00GA5MEFJ-LB,BM2SC123FP2-LBZ,BD80C0AWFP2-C,BD50GA3WNUX,BD9P135MUF-C,BD18HC0MEFJ-M,BD46EXX1G-M,BU30TA2WNVX,BD71L4LG-1,BD30IC0W,BD95821MUV,BA50JC5T,BD70HC0WEFJ,BD00GC0MEFJ-M,BD8158FVM,BD49XXFVE SERIES,BA25BC0WFP,BD12IC0WEFJ,BD18HA3MEFJ-LB,BD53XXG-2M SERIES,BU32TD3WG,BM6112FV-C,BD87A34FVM,BM2P26CK-Z,BD30GA3W,BD90FD0W,BD52XXG-2C,BD6046GUL,BD47XXG 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AMC1200为什么常用电路推荐
AMC1200属于隔离芯的电压及电流采样芯片，可以参考Silicon Labs的SI8920的典型运用设计，属于差分式输入，输出，资料链接：https://www.sekorm.com/doc/617439.html；
【应用】PFC电流检测的低成本方案：带隔离的电流采样芯片SI8920，高精度、小体积
目前的PFC设计通常需要检测环路的电压及电流，使效率达到最高化，对于PFC的电流检测方法通常会涉及到隔离问题，用带隔离的电流检测芯片会更好，Silicon Labs推出的SI8920具有高精度，小体积，低成本的优势非常适合PFC的电流检测芯片。
US2651 CMOS集成电路
描述- UTC US2651是一款高性能、高精度且低成本的PWM功率开关，适用于非隔离式降压应用。它集成了专用的电流模式PWM控制器和误差放大器，采用独特的频率跳变技术以改善EMI性能。该芯片具有软启动控制和多种保护功能，包括逐周期限流、过载保护、输出短路保护和欠压锁定等。
型号- US2651L-S08-R,US2651,US2651L-D08-T,US2651G-D08-T,US2651G-S08-R
变频器电机相电流检测方案采用电流检测电阻R（SENSE）+HCPL-7840电流检测光耦实现，想更换一款可pin to pin替代HCPL-7840的隔离器件，请问是否有合适型号推荐？
推荐Si8920BC-IP隔离容耦，有SOIC-16宽体封装和DIP8表面封装两种选择，其中DIP8封装可pin to pin替代HCPL-7840，产品特点如下：1、低压差分输入范围：±200mv；2、低信号延迟：仅0.75μs；3、输入失调电压0.2mv；4、增益误差<0.5%；5、卓越的漂移规格：1 μV/°C失调漂移、60 ppm/°C温度漂移；6、全数值范围内非线性误差：0.1%；7、高共模抑制75kv/μs；8、工作温度：-40℃~ +125℃；9、通过AEC-Q100认证。
模拟隔离放大器的简单替代方案
描述- 本文介绍了基于Silicon Labs Si86xx系列的CMOS数字隔离器的线性隔离器参考设计。该设计提供了一种简单且经济的线性隔离解决方案，具有高集成度、高性能和可靠性。与传统的ISOamps相比，ISOlinear参考设计提供了更高的信噪比、更好的共模瞬态免疫（CMTI）和更大的隔离等级灵活性。
型号- ACPL-C79A,ACPL-C790,ADIAD202,SI8663,ACPL-780,HCPL-7840,TI ISO-124,ACPL-790
最大传输延时30ns, 4A灌/拉电流驱动能力的隔离驱动器 | 功率器件专场 世强硬创新产品研讨会
型号- SI88XXXISO-KIT,SI88241ED-IS,SI823HX,SI8281CD-IS,SI8642ET-IS,SI823X,SI827X,SI88621ED-IS,SI893X,SI8239X,SI875X,SI8285CD-IS,SI8920BC-IP,SI8281-KIT,SI86XXXT,SI86XXT,SI8285_86-KIT,SI8286CD-IS,SI8285,SI8281,SI886XXISO-KIT,SI86XX,SI87XX,SI8920,SI834X,SI88XX,SI8921,SI8900,SI8922,SI828X,SI838X,SI86XXTISO-KIT,SI826X,SI8920ISO-KIT,SI894X
【选型】隔离放大器Si8920BC-IP可替代TI AMC1200用于电动汽车充电桩电流测量
本人设计了一款AC/DC电源模块，输入三相380VAC，输出200～500VDC，0～60A，采用DSP作为主控制，稳压稳流可调输出，能够多模块并联输出。模块电流测量采用隔离放大器，选择Silicon Labs的Si8920BC-IP替代TI的AMC1200。
Si8920数据表
描述- 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传感器与控制系统之间的隔离。它具有低电压差分输入、低延迟、高共模瞬态免疫等特点，支持高达5.0 kVrms的耐压能力。该产品广泛应用于工业和汽车领域。
型号- SI8920,SI8920BD-IS,SI8920AC-IS,SI8920BC-IS,SI8920BC-AP,SI8920AD-IS,SI8920BC-IP,SI8920B,SI8920A,SI8920AC-IP
电子商城
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 102,628
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 90,767
现货市场
品牌：SILICON LABS
品类：Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格：￥2.2924
现货：126,000
服务
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz，插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
可定制射频隔离器/环行器（10M-40GHz），双工器/三工器（30MHz/850MHz-20GHz），滤波器（DC-20GHz），功分器，同轴负载，同轴衰减器等射频器件；可定制频率覆盖DC~110GHz，功率最高20KW。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
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