【经验】数字隔离器替换光耦合器过程中的注意点
数字隔离器相比光耦合器在性能上有诸多优势，如寿命长，没有温漂，性能一致性好，集成度高等。随着国产数字隔离器的兴起和隔离器价格的降低，数字隔离器替换光耦的趋势将愈演愈烈。但数字隔离器相比光耦合器在应用中，有一些差异性的地方。本文荣湃半导体主要讨论数字隔离器和光耦合器的差异点，以便更好地使用数字隔离器。
1、数字隔离器与光耦合器输入输出电路设计注意点
光耦合器的输入端为二极管输入，当二极管的阳极和阴极之间的电流超过阈值电流，二极管开启，这样把信号从一端传输到另一端。光耦的输入电路设计中，一般采用添加限流电阻的方式实现。如果在一些对传输速率要求比较高的场合，还需要加一级推挽电路，增加二极管的驱动电流，解决由于光耦温漂和光衰带来的全温度范围和全生命周期信号传输可靠性问题。
对于数字隔离器而言，通过判断输入端的电压大小来辨别高低电平，只要几十个μA的电流就可以驱动。例如5V的信号，即使串联100K的电阻，有50μA的电流，已经足以让隔离器通过电压判别高低电平。这里判别高低电平的方式一般有两种，一种是TTL电平，一种是CMOS电平。TTL电平可以保证2.0V以上输入为高电平，0.8V以下输入为低电平，CMOS电平可以保证0.7VDD以上输入是高电平，0.3VDD以下输入为低电平。
在输入电路设计中，如果输入的信号是开漏信号，不论是光耦还是数字隔离器都需要添加上拉电阻以提供高电平，上拉电阻和通讯速率相关，速率要求比较高的场合，一般上拉电阻尽量小。差异在于光耦通过判别二极管电流大小判别高低电平，而数字隔离器通过输入信号电压大小判别高低电平。
绝大部分光耦合器输出为开漏输出，需要添加上拉电阻提供高电平。数字隔离器输出为推挽输出，如图1所示。输出电阻为50欧姆左右，因此不需要上拉电阻，如果添加上拉电阻，建议上拉电阻至少在500欧姆以上。例如，上拉电阻为500欧姆，因为隔离器输出电阻在50欧姆左右，因此，隔离器输出低电平大约为0.1VDD左右。
图1 数字隔离器输出端口电路
2、数字隔离器与光耦合器供电电路设计注意点
数字隔离器均采用5V标准CMOS工艺制作而成，因此对供电引脚和输入输出端口的电压应力有严格的要求，一般规格书会规定电压尖峰不能超过7V，数字隔离器也会留有一定的裕量，例如荣湃3KV隔离耐压产品VDD过电压应力能力在12V左右，5KV隔离耐压产品VDD过电压应力能力在16V左右。但是在某些极端的系统，由于开关电源不稳定等原因，有可能有超过20V以上的电压尖峰，这样会导致隔离器损坏，因此在这样情况下，需要对芯片供电电路做一些优化。通常的做法是在芯片VDD供电前端串联50-100欧姆电阻，如有必要再在VDD与GND之间并联一个TVS管，如图2所示。
图2 VDD供电电压尖峰抑制电路 数字隔离器输出端口电路
3、数字隔离器内部二极管电路设计注意点
数字隔离器的输入输出端口与供电引脚VDD之间都有二极管，如图3虚线框中的二极管所示，这个二极管的意义是为了提高输入输出端口的ESD能力，如果输入输出端口有高的过电压应力，通过二极管泄放到VDD与GND之间ESD电路中。
图3 数字隔离器输入端口电路
应用中需要注意的是，不要让输入输出端口的电压超过供电引脚电压0.5V以上，因为这样输入输出端口可以通过二极管给供电引脚VDD充电，这样供电引脚VDD电压会被抬高，芯片可能会处于不稳定状态。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由ll转载自荣湃半导体，原文标题为:技术课堂之九 | 数字隔离器替换光耦过程中有哪些注意点？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关推荐
【经验】基于数字隔离器单线双向通信的锁死机理和解决方案
荣湃基于数字隔离器单线通信的锁死机理，创新性提出了的基于标准数字隔离器的单线模式的UART通信解决方案。
【应用】荣湃双通道数字隔离器π121U31助力咖啡机应用，隔离电压3000Vrms，传输速率高达150Kbps
随着国外饮品咖啡越来越受到年轻人的青睐，许多城市的咖啡店和品牌也越来越多，为了满足这强烈的市场需求，智能咖啡机的需求也日益增长。智能咖啡机的主控MCU和研磨电机单元之间的驱动信号和状态信号需要隔离，本文推荐一款荣湃的双通道数字隔离器π121U31，它的整体性能优于光耦和基于其他原理的数字隔离器产品，隔离电压等级最高可达3000Vrms，非常适合咖啡机的应用。
荣湃半导体专注数字隔离器，采用独创iDivider技术，助客户缩短产品研发周期
荣湃半导体有限公司是一家致力于打造全球技术领先的高性能模拟集成电路的国产供应商，目前已经上市的产品有数字隔离器π1xxx ＆ π2xxx系列产品，该系列产品的综合性能远优于目前市场上同级别产品数倍，填补了中国数字隔离器芯片领域的产品空白。
π160E/π161E/π162E/π163E 增强 ESD 功能，3.0kV/5.0kV rms 隔离电压 200Mbps 六通道数字隔离器产品手册
荣湃半导体推出的π160E/π161E/π162E/π163E系列数字隔离器，采用智能分压技术(iDivider®技术)，具备高隔离电压、低功耗、高速率等特点。产品适用于工业现场总线、工业自动化系统等领域。
荣湃半导体 - 数字隔离器,六通道数字隔离器,Π161XXX,Π161E6,Π161E61Q,Π161E6X,Π162E3X,Π161EXX,Π160E31,Π163E30Q,Π162E,Π160E30,Π162E30Q,Π163E60,Π163E61,Π160E61Q,Π160XXX,Π16XX3X,Π120A30S,Π161E60Q,Π160EXX,Π163E31Q,Π1XXXXX 系列,Π161E3X,Π161E,Π160E6X,Π163E30,Π163E31,Π162E31Q,Π16XE3X,Π160E60Q,Π162E60,Π162E61,Π163XXX,Π161E31Q,Π16XX6X,Π160E3X,Π160E,Π163E6X,Π16XE6X,Π161E60,Π162E30,Π160E31Q,Π162E31,Π163EXX,Π16XEXX,Π161E61,Π162E60Q,Π162XXX,Π1XXXXX,Π161E30Q,Π163E60Q,Π163E3X,Π163E61Q,Π162EXX,Π162E6X,Π163E,Π160E30Q,Π161E31,Π161E30,Π160E61,Π162E61Q,Π160E60,工业现场总线隔离,电机控制,隔离 ADC,通用多通道隔离,工业自动化系统,隔离 DAC,隔离式开关电源
【应用】数字隔离器π122U31用于智能家电隔离通讯，隔离耐压等级3kVRMS，可提高信号稳定性
智能家电已具有自动监测自身故障、自动测量等功能，每一项功能的实现基本都是基于传感器的检测、通信、MCU的处理来实现的，传感器及触摸屏和MCU之间大多是通过RS485来通信的，本文主要介绍荣湃半导体数字隔离器π122U31在智能家电中的应用。
荣湃半导体 数字隔离器选型表
提供标准数字隔离器及I2C数字隔离器。标准数字隔离器，π1xxx系列：总通道数1，2，3，4，6通道；反向通道数1，2，3通道；传输速度150kbps，10Mbps，200Mbps，600Mbps，共4档，比市场上同级别产品快4倍；静态工作电流0.4mA/通道，比市场上同级别产品降低3倍；传输延迟5.5ns，比市面同级别产品降低2.0倍；隔离电压1.5KV，3KV，5KV，共3档。I2C数字隔离器，π2xxx系列：传输速率2MHz；隔离耐压3KV，5KV，共2档；传输延迟45ns。
|
产品型号
|
品类
|
总通道数
|
反向通道数
|
最大工作速率
|
默认输出状态
|
工作电压范围
|
CMTI (kV/us)
|
绝缘耐压
|
浪涌耐压
|
封装
|
|
π110A30
|
标准数字隔离器
|
1
|
0
|
600Mbps
|
Logic Low
|
3V~5.5V
|
75kV/us
|
3000Vrms
|
5000Vpk
|
NB SOIC-8
|
选型表 - 荣湃半导体 立即选型
π140E/π141E/π142E 增强 ESD 功能，3.0kV/5.0kV rms 隔离电压 200Mbps 四通道数字隔离器产品手册
荣湃半导体π1xxxxx系列数字隔离器采用智能分压器技术，具备高隔离电压、低功耗、高速率等特点。该系列包含多种型号，支持3.0V至5.5V工作电压，并提供3.3V和5V逻辑电压转换。产品广泛应用于工业现场总线、工业自动化系统和隔离式开关电源等领域。
荣湃半导体 - 数字隔离器,四通道数字隔离器,Π140E31Q,Π140X6X,Π14XE3X,Π142E31SQ,Π142EXX,Π140E31S,Π142E6X,Π14XX3X,Π142E,Π142XXX,Π141E31,Π141E30,Π140E61,Π140E60,Π141X3X,Π140X3X,Π142E30,Π142E31,Π140E30S,Π140E30Q,Π141E60Q,Π120A30S,Π141E30SQ,Π140E3X,Π1XXXXX 系列,Π141E61Q,Π142E60Q,Π141E,Π141X6X,Π141E61,Π141E60,Π140E31SQ,Π142X3X,Π142E60,Π142E61,Π140E61Q,Π142E30SQ,Π142E30Q,Π141E3X,Π140E6X,Π141E30Q,Π142E61Q,Π140E,Π141E30S,Π140EXX,Π142X6X,Π140XXX,Π14XEXX,Π14XE6X,Π140E60Q,Π1XXXXX,Π142E31S,Π142E3X,Π142E31Q,Π141E31SQ,Π141E31Q,Π14XX6X,Π141E6X,Π141E31S,Π142E30S,Π141EXX,Π140E31,Π140E30SQ,Π140E30,Π141XXX,工业现场总线隔离,电机控制,隔离 ADC,通用多通道隔离,工业自动化系统,隔离 DAC,隔离式开关电源
π140E/π141E/π142E增强ESD功能，3.0kV/5.0kVrms隔离电压200Mbps 四通道数字隔离器
荣湃半导体推出的π140E/π141E/π142E系列数字隔离器，采用iDivider®技术，具备高隔离电压、低功耗、高速率等特点。该系列隔离器广泛应用于工业自动化、隔离式开关电源等领域。
荣湃半导体 - 数字隔离器,四通道数字隔离器,Π140X6X,Π14XE3X,Π142EXX,Π140E31S,Π142E6X,Π14XEXX,Π14XX3X,Π142E,Π142XXX,Π141E31,Π141E30,Π140E61,Π140E60,Π141X3X,Π(1)(2)(0)(A)(3)(0)(S),Π142E30,Π142E31,Π140E30S,Π141E60Q,Π140E3X,Π1XXXXX 系列,Π141E61Q,Π142E60Q,Π141E,Π14XEX0,Π14XEX1,Π14XE60,Π14XE61,Π141X6X,Π141E61,Π142X3X,Π141E60,Π142E60,Π142E61,Π140E61Q,PAI1XXXXX,Π141E3X,Π140E6X,Π140E,Π140EXX,Π141E30S,Π142X6X,Π140XXX,Π14XE6X,Π140E60Q,Π1XXXXX,Π142E31S,Π142E3X,Π14XX6X,Π141E6X,Π141E31S,Π142E30S,Π141EXX,Π140E31,Π141XXX,Π140E30,Π140X3X,工业现场总线隔离,电机控制,数模转换器,隔离 ADC,DAC,通用多通道隔离,工业自动化系统,隔离式开关电源
【应用】荣湃半导体数字隔离器适用于园林背包式割草机，助力增加可靠度，降低系统总体功耗
目前背包式割草机的电池组多采用60V电池组，本文推荐荣湃半导体推出的π220N31 IIC隔离器和数字隔离器π122M31，解决不共地的总线通信，可以增加信号的可靠度和安全性。
π120E1/π122E1 增强 ESD 功能，1.5kV rms 隔离电压 200Mbps 双通道数字隔离器产品手册
荣湃半导体推出的π120E1/π122E1系列数字隔离器采用智能分压技术(iDivider®技术)，具备200Mbps的高速率和增强的ESD防护能力。产品适用于通用多通道隔离、工业现场总线隔离、工业自动化系统和隔离式开关电源等领域。
荣湃半导体 - 数字隔离器,双通道数字隔离器,Π122E11,Π1XXXXX 系列,Π120E11,Π120E10,Π122E10,Π1XXXXX,Π120XXX,Π120A30S,Π122E1,Π120E1,Π120E1X,Π122E1X,工业现场总线隔离,电机控制,隔离 ADC,通用多通道隔离,工业自动化系统,隔离 DAC,隔离式开关电源
【应用】6路数字隔离器Π160M60用于伺服系统中PWM信号隔离，降低产品整体成本，提高产品集成度
在PWM信号传输过程中，难免会因为强电产生的静电杂波等信号影响PWM信号的传输，使用光耦会有光衰以及成本和体积的影响，目前市面上采用数字隔离器来进行隔离的厂家已逐渐成为主流，本文将介绍荣湃Π160M60用于伺服系统同PWM信号隔离的应用。
【应用】国产四通道数字隔离器π141E61用于车载OBC，隔离电压5000Vrms，传播延迟仅9ns
A客户的车载OBC项目上，需要一款通讯速率高、响应速度快速的国产化方案。据此要求，本文推荐荣湃半导体数字隔离器π141E61，使用成熟的标准半导体CMOS技术和2PaiSEMI iDivider®技术，隔离电压5000Vrms，传播延迟仅9ns。
π110E1 增强 ESD 功能，1.5kV rms 隔离电压 200Mbps 单通道数字隔离器产品手册
荣湃半导体π1xxxxx系列数字隔离器采用iDivider®技术，具备优异的性能和可靠性。该系列包括数百种型号，支持3.0V至5.5V工作电压，并提供3.3V和5V逻辑电平转换。产品具有超低功耗、高速率、高CMTI值、增强ESD防护能力等特点。
荣湃半导体 - 单通道数字隔离器,数字隔离器,Π110E11,Π110E10,Π1XXXXX 系列,Π1XXXXX,Π110E1,Π110E1X,Π120A30S,通用单通道隔离,工业现场总线隔离,电机控制,隔离 ADC,工业自动化系统,隔离 DAC,隔离式开关电源
解析隔离器的两种失效模式，荣湃数字隔离器在两种模式下均表现优异
在高电压大电流应力情况，分析隔离器的失效模式，有助于决定系统是否需要额外的保护以防止隔离器失效后带来的触电危险；同时有助于优化系统电路设计，规避隔离器失效条件，提高系统的稳定性和可靠性。文章解析隔离器的两种失效模式及荣湃数字隔离器两种失效模式下的优异表现。
π110M1 增强 ESD 功能，1.5kV rms 隔离电压 10Mbps 单通道数字隔离器产品手册
荣湃半导体π1xxxxx系列数字隔离器采用智能分压技术，提供高性能和可靠性。该系列具备超低功耗、高速率、高共模瞬变抗扰度（CMTI）、增强ESD防护能力等特点，适用于工业现场总线隔离、工业自动化系统等领域。
荣湃半导体 - 单通道数字隔离器,数字隔离器,Π110M1,Π110M1X,Π1XXXXX 系列,Π1XXXXX,Π110M11,Π110M10,Π120A30S,通用单通道隔离,工业现场总线隔离,电机控制,隔离 ADC,工业自动化系统,隔离 DAC,隔离式开关电源
电子商城
现货市场
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
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论