ZHCAAJ6G July 2022 – September 2023 ISO5451 , ISO5452 , ISO5851 , ISO5852S , ISO7142CC , ISO7142CC-Q1 , ISO721 , ISO721-Q1 , ISO721M , ISO721M-EP , ISO722 , ISO7220A , ISO7220M , ISO7221A , ISO7221B , ISO7221C , ISO7221M , ISO722M , ISO7230C , ISO7230M , ISO7231C , ISO7231M , ISO7240C , ISO7240CF , ISO7240M , ISO7241C , ISO7241M , ISO7242C , ISO7242M , ISO7310-Q1 , ISO7310C , ISO7340-Q1 , ISO7340C , ISO7340FC , ISO7341-Q1 , ISO7341C , ISO7341FC , ISO7342-Q1 , ISO7342C , ISO7342FC , ISO7740 , ISO7741 , ISO7742 , ISO7760 , ISO7761 , ISO7762 , ISO7810 , ISO7820 , ISO7821 , ISO7830 , ISO7831 , ISO7840 , ISO7841 , ISO7842

2 數(shù)字隔離器和隔離式功能的典型應(yīng)用

圖 2-1 采用 16 引腳封裝的示例隔離器

典型數(shù)字隔離器的引腳圖如圖 2-1 所示。該隔離器由兩個電源組成：（即 V_CC1 和 V_CC2）和兩個接地端：GND1 和 GND2，任一側(cè)的輸入和輸出引腳以各自的接地端為基準。也就是說，在圖 2-1 中，引腳 1 至 8 以 GND1 為基準，引腳 9 至 16 以 GND2 為基準。

數(shù)字隔離器采用單端 CMOS 或 TTL 邏輯開關(guān)技術(shù)。 V_CC1 和 V_CC2兩個電源的電壓范圍通常為 3V 至 5.5V，但有些器件可能支持更大的電源電壓范圍。例如，ISO78xx 器件可以在 2.25V 以下的電源下工作。在使用數(shù)字隔離器進行設(shè)計時，務(wù)必牢記：由于單端設(shè)計結(jié)構(gòu)，數(shù)字隔離器不符合任何特定的接口標(biāo)準，僅用于隔離單端數(shù)字信號線。

隔離功能是指將其他功能（例如收發(fā)器或柵極驅(qū)動器）和隔離器集成在一起的器件。本節(jié)稍后會介紹集成隔離式 RS485 示例。與數(shù)字隔離器不同，隔離功能可能需要符合某些標(biāo)準。例如，隔離式 I²C 緩沖器將與 I²C 標(biāo)準兼容。此外，隔離功能可能需要更高的電源供電，例如，隔離式柵極驅(qū)動器可能需要使用 ±15V 的電源來驅(qū)動 IGBT 柵極。

出于各種原因，現(xiàn)代電氣系統(tǒng)需要隔離。例如，保護操作人員免受高壓瞬態(tài)的傷害，防止損壞高壓系統(tǒng)中昂貴的處理器、ASIC 或 FPGA，中斷通信網(wǎng)絡(luò)中的接地回路，以及中斷與電機驅(qū)動或電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中的高側(cè)器件的通信。需要隔離的應(yīng)用示例包括：工業(yè)自動化系統(tǒng)、電機驅(qū)動器、醫(yī)療設(shè)備、光伏逆變器、電源和混合動力電動汽車 (HEV)。

本節(jié)介紹了數(shù)字隔離器和隔離式功能的一些示例應(yīng)用。閱讀有關(guān)數(shù)字隔離器在共模瞬態(tài)抗擾度和高工作電壓方面的性能的更多信息，請參閱《利用高性能數(shù)字隔離技術(shù)實現(xiàn)突破》白皮書。有關(guān)更多示例、詳細的應(yīng)用圖表和使用案例，請參閱各自的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表。

圖 2-2 顯示了最簡單的隔離器應(yīng)用。此處整個電路構(gòu)成了一個單端低電壓系統(tǒng)，其中一個數(shù)字隔離器將控制器的 SPI 接口與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的 SPI 接口連接在一起。SPI 接口中最常用的隔離器是 ISO7x31 和 ISO7x41，因此通常被指定為 3 通道和 4 通道 SPI 隔離器。有關(guān)隔離式 SPI 的實現(xiàn)，請閱讀如何在標(biāo)準接口電路中將光耦合器替換為數(shù)字隔離器和在電池管理系統(tǒng) (BMS) 中使用隔離式 SPI 和 I2C 簡化電流和電壓監(jiān)控。

圖 2-2 隔離式 SPI 接口

由于除了實際的數(shù)據(jù)線 RX 和 TX 之外還需要六個控制信號，因此圖 2-3 中功能全面的隔離式 RS-232 接口需要兩個四通道隔離器。盡管整個系統(tǒng)是一個單端系統(tǒng)，但由于對稱的 13V 總線電源的高電壓要求，因此有必要對 UART 和總線收發(fā)器低壓側(cè)之間的數(shù)據(jù)鏈路進行電隔離。此外，13V 直流總線可能反過來由更高的的電源生成，在這種情況下，隔離還可以作為一種保護手段，來防止系統(tǒng)電源線上出現(xiàn)高壓瞬態(tài)。

圖 2-3 隔離式 RS-232 接口

如圖 2-3 中的示例所示，圖 2-4 中 RS-485 接口的隔離發(fā)生在控制器和總線收發(fā)器之間。盡管整個接口電路是一個低電壓系統(tǒng)，但傳輸總線的差分特性要求在單端側(cè)預(yù)先進行隔離。在多節(jié)點分布式 RS-485 網(wǎng)絡(luò)中，不同節(jié)點可以參考不同電位的接地，在這種情況下，隔離通過在這些接地電位之間進行電平轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)通信。

圖 2-4 隔離式 RS-485 接口

由于圖 2-5 中所示接口的簡單，可將隔離器功能集成到收發(fā)器電路中，從而提供成本低且元件數(shù)量少的應(yīng)用專用隔離器器件。圖 2-5 所示為一個隔離式功能示例。有關(guān)如何實現(xiàn)這些 RS-485 解決方案的圖表，請閱讀如何隔離 RS-485 系統(tǒng)的信號和電源。

圖 2-5 集成隔離式 RS-485 接口

此處并未涵蓋數(shù)字隔離器和隔離式功能的所有應(yīng)用。這些示例僅用于了解隔離器是如何放置在系統(tǒng)中的。有關(guān)更多示例、詳細的應(yīng)用圖表和使用案例，請參閱各自的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表。