磁隔離是基于磁隔離技�(shù)�磁�隔離�。它使用傳送到給定變壓�初級(jí)端的1 ns脈沖�(duì)輸入邏輯跳變�(jìn)行編�。這些脈沖從變壓器初級(jí)線圈耦合到次�(jí)線圈,并且由次級(jí)端電路檢�(cè)。然�,該電路在輸出端重新恢復(fù)成輸入數(shù)字信�(hào)。此�,輸入端還包含一�(gè)刷新電路,保證即使在�(méi)有輸入跳變的情況下輸出狀�(tài)也與輸入狀�(tài)保持匹配。在加電情況下以及低速率波形輸入或長(zhǎng)�(shí)間恒定直流輸入情況下尤為重要�
基于磁隔離技�(shù)的磁耦種類繁�,有�200種型�(hào),可分為多種類別�
一、按功能
1、通用型多通道�(shù)字磁隔離器:靈活的通道配置,用�(lái)替代之前的光耦產(chǎn)�;典型型�(hào):ADUM1201、ADUM1411
2、隔離型RS-485收發(fā)器:高集成度及穩(wěn)定�,改變傳�(tǒng)的分立隔離方�;典型型�(hào):ADM2483、ADM2587E
3、隔離型RS-232收發(fā)器:完全的數(shù)�(jù)隔離,以單芯片實(shí)�(xiàn)RS-232接口隔離;典型型�(hào):ADM3251E
4、集成DC/DC的數(shù)字磁隔離器:集成電源隔離,使隔離電路�(shè)�(jì)更簡(jiǎn)�;典型型�(hào):ADUM5401、ADUM5402
5、雙向信�(hào)磁隔離器:實(shí)�(xiàn)單路通道雙向隔離,適用于1-wire�2-wire總線;典型型�(hào):ADUM1250
6、門�(jí)�(qū)�(dòng)型磁隔離器:提供高邊及低邊控制信�(hào)隔離,直接驅(qū)�(dòng)MOS�;典型型�(hào):ADUM5230
7、USB總線磁隔離器:業(yè)界首款USB總線信號(hào)隔離�;典型型�(hào):ADUM4160
8、隔離型A/D�(zhuǎn)換器�16位�-Δ型ADC與磁隔離技�(shù)的結(jié)�。典型型�(hào):AD7400、AD7401
�、按隔離電壓�1分鐘�(cè)試結(jié)果)
1000Vrms�1667Vrms�2500Vrms�3750Vrms�5000Vrms��
�、按傳輸速率
460Kbps�500Kbps�1Mbps�1.5Mbps�10Mbps�16Mbps�
20Mbps�25Mbps�90Mbps�120Mbps�150Mbps等�
�、按傳輸通道
單通道、雙通道、三通道、四通道、五通道��
五、按封裝
SOIC-8、SOIC_W-16、SOIC_W-20、QSOP-16等�
磁隔離的特性有:高性能、低功耗、可靠�、長(zhǎng)壽命、易用�、小封裝�
一、高性能
磁耦能夠在低功耗的條件下實(shí)�(xiàn)150Mbps的高速數(shù)�(jù)隔離,光耦鮮有如此高的傳輸速率,實(shí)�(xiàn)同樣高的傳輸速度,磁耦比光耦有著更高的性價(jià)比。磁耦芯片內(nèi)部含有施密特電路,能�?qū)斎胼敵龅碾娐窞V波整�,因此可直接與各種高速控制芯片直接連接,如:DSP、ARM、PLC��
�、低功�
磁耦基于芯片級(jí)變壓器傳輸原理,信號(hào)傳輸�(shí)幾乎不存在能量損�,因此能以極低的功耗實(shí)�(xiàn)高度的數(shù)�(jù)隔離。相同速率�,其功耗僅為光耦的1/10~1/6�
�、可靠�
磁耦消除了與光耦合器相�(guān)的不確定的電流傳送比�、非線性傳送特性以及隨�(shí)間漂移和隨溫度漂移問(wèn)�;磁耦均帶有25KV/us的瞬�(tài)共模抑制能力,且能夠在電壓差峰�560V的環(huán)境下正常工作。磁耦器件可提供5000Vrms/min�6000V /10sec的電壓隔離保�(hù),多種型�(hào)的磁耦帶有�15KV的ESD保護(hù)�
�、長(zhǎng)壽命
采用芯片�(jí)變壓器技�(shù)傳輸信號(hào),消除光耦傳輸時(shí)的器件損�。器件內(nèi)部基本不存在損�,正常工作條件下至少�(dá)�50年工作壽��
五、易用�
磁耦的小體積及多種通道配置,是電路�(shè)�(jì)更加�(jiǎn)�,應(yīng)用更加靈�。集成的多種接口收發(fā)器使得接口隔離電路集成度更高,線路連接大大減少�
�、小封裝
磁隔離技�(shù)是通過(guò)采用晶圓�(jí)工藝直接在片上制作直徑約500um的變壓器�(lái)�(shí)�(xiàn)�。利用此平面變壓器的�(dú)特特征以及一些創(chuàng)新的電路�(shè)�(jì),磁隔離�(chǎn)品可以在不影響性能的前提下,在一�(gè)封裝�(nèi)集成許多不同的特性與功能。磁耦采用的�(biāo)�(zhǔn)封裝:SOIC- 8、SOIC_W-16及SOIC_W-20��
磁隔離技�(shù)核心是穿越隔離阻障發(fā)射與接收信號(hào)的平面變壓器。這些變壓器完全由�(biāo)�(zhǔn)半導(dǎo)體制造工藝�(jìn)行集成,變壓器由被聚酰亞胺層分開(kāi)的兩�(gè)線圈組成,聚酰亞胺層起到隔離阻障的作�。每�(gè)線圈的直徑大約是500?m,匝數(shù)15。頂部線圈粗4?m,采用金材料制成;底部線圈粗1�2?m,采用鋁材料制成�
在開(kāi)�(fā)�(shù)字隔離器�(shí),確�(shí)需要考慮這些平面、芯片級(jí)的變壓器的某些獨(dú)特特性;還可以利用這些特性生�(chǎn)出創(chuàng)新的�(shù)字隔離器�
首先,iCoupler變壓器是空心變壓器—沒(méi)有磁�。為了實(shí)�(xiàn)緊密互�,我們將兩�(gè)15匝、直�500?m的線圈直接堆�,空隙僅�20?m。這使得耦合系數(shù)大于0.8�
其次,iCoupler變壓器具有非常高的帶�。頂部與底部線圈的自激頻率分別�1 GHz�400 MHz,線圈之間的電容小于0.3 pF。高帶寬與小電容意味著iCoupler能夠提供極高速的�(shù)字隔雀�
第三,iCoupler變壓器線圈具有低電感、高阻抗,每�(gè)線圈的電感大約是110 nH,頂部金線圈阻抗�25Ω,底部鋁線圈阻抗�50Ω。這樣的L/R比值使得低頻信�(hào)�(wú)法直接通過(guò)—如果輸入信�(hào)的脈寬大于L/R比或是只有幾納秒,變壓器很容易電流飽��
為了擺脫這些線圈的低頻限�,我們采用創(chuàng)新的編碼電路通過(guò)變壓器傳輸僅1�2 ns寬的脈沖,而不管輸入信�(hào)的頻�。解碼電路由這些1�2 ns寬的脈沖重新恢復(fù)出輸出信�(hào)。這種編碼/解碼方法允許iCoupler�(chǎn)品傳輸直流和高頻信號(hào)�
維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��
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