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如何選擇數(shù)字隔離器?
2023-03-27 601次
隨著數(shù)字隔離器在工業(yè)和汽車應用中的日益普及,設計師將面臨許多可用的選擇。大多數(shù)數(shù)字隔離器在設計時都考慮到特定的系統(tǒng)要求和應用,這促使設計師對無數(shù)的規(guī)格和功能進行分類,以確保他們選擇的設備能夠滿足系統(tǒng)要求。選擇錯誤的設備可能會對系統(tǒng)的整體設計產生重大影響,導致商品不能滿足法律法規(guī)的要求,或者不能在預算范圍內提供可靠的解決方案。找到合適的設備并不難。本文將逐步介紹選擇數(shù)字隔離器的一些關鍵步驟,以簡化您的搜索。

 

步驟1:了解您的隔離規(guī)范要求

第一步是了解系統(tǒng)的隔離規(guī)范要求。盡管有時似乎存在無窮無盡的需求,但在選型初期,工程師們可以從一些關鍵的因素開始考量。 


隔離耐壓(VISO):基本隔離和≤3,000 VRMS是否足以滿足您的設計要求?或者設計要求需要≥5,000 VRMS?本規(guī)范通常由系統(tǒng)的法規(guī)要求設置,代表隔離器可堅持至少60秒不被電壓擊穿。 

工作電壓(VIOWM):隔離柵在產品使用壽命內需要承受的恒定電壓是多少? 

浪涌隔離等級(VIOSM):是否需要增強隔離?需要一個能夠承受> 10 kV浪涌脈沖的隔離器。

爬電距離/電氣間隙4毫米封裝的爬電距離/電氣間隙是否足夠,或者您的系統(tǒng)標準要求8毫米或更高的規(guī)格? 

共模瞬變抗擾度(CMTI):隔離器是否可用于諸如電機驅動或太陽能逆變器等嘈雜的環(huán)境中(在這些環(huán)境中數(shù)據(jù)完整性至關重要,任何位錯誤都可能導致危險的短路事件)?如果如此,那么高CMTI額定值對于您的數(shù)字隔離器至關重要。


能耗:整體系統(tǒng)功耗是否對您的應用是至關重要的規(guī)格(例如,4至20 mA回路供電或電池供電的系統(tǒng))?

數(shù)據(jù)速率:您的通信接口需要什么數(shù)據(jù)速率?您正在運行低速UART速度還是高速≥100-Mbps數(shù)據(jù)協(xié)議? 


步驟2:選擇合適的封裝

縮小數(shù)字隔離器規(guī)格要求后,下一步需要考慮不同的封裝選擇。封裝在隔離方面可能會產生很大的差異,因為封裝尺寸和特性直接影響設備的高電壓性能。選擇正確的封裝時,上述討論的某些相同的高電壓要求(爬電距離、電氣間隙、工作電壓、浪涌電壓、隔離耐壓)可能會起作用。具有較大爬電距離和電氣間隙的較大封裝將允許使用更高的隔離電壓規(guī)格。如果使用較小的封裝選項可以同時滿足您的系統(tǒng)法規(guī)要求,則可考慮使用此選項來幫助節(jié)省電路板空間和成本。此外,需考慮您的通信接口需要多少個隔離通道,因為較高的通道數(shù)量將決定可使用哪種封裝類型。 

 

 

步驟3:確定通道數(shù)和配置 

確定好規(guī)格、要求和封裝之后,僅需考慮其他幾個選項。首先,確定您的信號需要多少個隔離通道以及每個信號的發(fā)送方向。這將有助于確定所需的通道數(shù)量和通道配置。接下來,考慮您偏好設計的默認輸出狀態(tài)(或故障安全狀態(tài))。這確定了當數(shù)字隔離器的輸入通道未上電或引腳懸空時,輸出管腳將處于哪種預定義狀態(tài)(高電平或低電平)。選項可能同時適用于默認的高輸出和低輸出。 


步驟4:評估可用設備

如果您已經(jīng)準備好將您的數(shù)字隔離器知識付諸實踐,圖1是一個簡單的數(shù)字隔離器選擇流程圖,它可以幫助您確定適合您的設計的TI器件。圖2可幫助您找到合適的封裝代號,圖3并排顯示了每個封裝的比例。 

1:TI數(shù)字隔離器選擇流程圖



使用此列表可在TI數(shù)字隔離器選擇流程圖中了解有關設備的更多信息:

  ●ISO78xxDWDWW封裝中具有8000-VPK隔離電壓的最高隔離等級增強型數(shù)字隔離器。設備包括ISO7810。

  ●ISO77xx:基本和增強型數(shù)字隔離器。設備包括ISO7741。

  ●ISO70xx:超低功耗數(shù)字隔離器。設備包括ISO7021

  ●ISO73xx:低功耗、低抖動數(shù)字隔離器。設備包括ISO7341-Q1。

  ●ISO76xx:高速150 Mbps隔離。設備包括ISO7641FM。

  ●ISO67xx:基本和增強隔離,適用于成本敏感型應用。設備包括ISO6741。


 

2:TI數(shù)字隔離器封裝類型選擇流程圖


 

3:可用封裝選項的比較

 

 

  • 德州儀器TMS320F28034PNTR高性能數(shù)字信號處理器
  • TMS320F28034PNTR 采用了高性能的 32 位中央處理器(CPU),具備出色的計算能力。它的時鐘頻率高達 60MHz,能夠快速處理復雜的數(shù)字信號處理算法。這款處理器擁有 32 位的單精度浮點單元(FPU),可以進行高精度的浮點運算,適用于對精度要求較高的應用場景,如電機控制、電力電子等。
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  • MSP430F1101AIPWR 采用了 16 位的精簡指令集架構(RISC),具備高效的處理能力。它的工作頻率可高達 16MHz,能夠快速響應各種輸入信號并進行復雜的計算。這款微控制器還配備了 1KB 的閃存和 128x8 的隨機存取存儲器(RAM),為用戶提供了足夠的存儲空間來存儲程序和數(shù)據(jù)。無論是處理簡單的邏輯控制任務還是執(zhí)行較為復雜的算法,MSP430F1101AIPWR 都能表現(xiàn)出色。
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  • 德州儀器TMS320F28377SPTPT高性能MCU
  • TMS320F28377SPTPT 采用了高性能的 32 位浮點處理器架構,具備卓越的計算能力。它的時鐘頻率高達 200MHz,能夠快速處理復雜的數(shù)字信號處理算法。這款處理器擁有 32 位的單精度浮點單元(FPU),可以進行高精度的浮點運算,適用于對精度要求較高的應用場景。
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  • 德州儀器TMS320F28335PTPQ高性能數(shù)字信號處理器
  • TMS320F28335PTPQ 采用了高性能的 32 位浮點處理器架構,具備強大的計算能力。它的時鐘頻率高達 150MHz,能夠快速處理復雜的數(shù)字信號處理算法。這款處理器擁有 32 位的單精度浮點單元(FPU),可以進行高精度的浮點運算,適用于對精度要求較高的應用場景。
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  • 德州儀器MSP430FG4250IRGZR高性能低功耗
  • MSP430FG4250IRGZR 采用了 16 位的精簡指令集架構(RISC),具備強大的處理能力。它的工作頻率可高達 16MHz,能夠快速響應各種輸入信號并進行復雜的計算。這款微控制器還配備了高達 16KB 的閃存和 256x8 的隨機存取存儲器(RAM),為用戶提供了充足的存儲空間來存儲程序和數(shù)據(jù)。無論是處理復雜的算法還是運行大型的應用程序,MSP430FG4250IRGZR 都能輕松應對。
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