数字信号隔离，实现更好的设计

设计工程师需要高枕无忧。您需要确信您的设计坚如磐石。这将增强创造力（并且可以让你成为一个更好的人）。

在设计中的所有信号线上使用数字隔离可能有助于找到这种安心。如果所有I/O都是数字的，这些隔离器将消除传导噪声，并防止总是可怕的接地环路对您的测量造成严重破坏。您可以找到单通道至六通道数字隔离器IC，设计起来非常方便。应用领域包括工厂自动化、电动汽车、电网、机器人和科学仪器。

您甚至可以在数字隔离栅之前对模拟I/O进行A/D转换，因此它们也非常干净。两个电源域之间的完全电流隔离还将保护威廉希尔官方网站 免受高共模瞬变的影响，高共模瞬变可能发生在太阳风暴或雷击期间。如果存在任何高电压，隔离器可以提高安全性。

数字隔离器还免费提供信号电平转换。使用它们只是良好的工程实践，实际上可以使威廉希尔官方网站 的其余部分更容易设计。当然，您需要有两个独立的电源，但这通常很容易通过电源变压器抽头完成。现在，微型、高效率开关稳压器在这项任务中发挥了很大作用。

现有的隔离器IC可提供高达5kV的隔离电压，支持高达150Mbps的数据速率，并且只需要几毫安的电源电流。您可以为 RS-232/485、CAN、LVDS、US 或 SPI 信号线选择通用单向或双向隔离器或收发器型隔离器。

当然，所有这些威廉希尔官方网站 设计优势都不是免费提供的。我们可以计算出四通道隔离器IC的价格约为2.50美元，一些相关的离散部件以及一些额外的电源威廉希尔官方网站 的价格更高。但这并不能提高系统的可靠性和稳健性，以及您的心态。

这些IC需要评估的一些重要规格包括工作电压、共模瞬态抗扰度、最大数据速率、传播延迟和电源电压/电流。

数字隔离器IC示例

MAX14934–MAX14936为四通道、5kV系列有效值数字隔离器采用专有工艺技术作为隔离栅。适用于仅需 2.75kV 的应用有效值隔离，可以使用MAX14930–MAX14932，对于需要双向通道的应用，如I²C，请参考MAX14937。

MAX1493x系列通过电流分离器在不同电源域的威廉希尔官方网站 之间传输数字信号。这些设备已通过 VDE V 0884-10：2006-12 基本绝缘认证，最大工作电压为 848V有效值.它们符合 UL1577 安全要求。

这些 IC 可在高达 125°C 的环境温度下工作，采用 0.58V 电源时，每通道功耗低至 1.1mW，速率为 8Mbps。它们的隔离额定值为 5kV有效值持续 60 秒，共模瞬态抗扰度非常稳健，为 25kV/μs。隔离器每侧均可使用1.71V至5.5V电源。

这些芯片提供所有三种可能的单向通道配置。如功能图所示，四个通道中的每一个都只沿一个方向传递数据（见图1），并且每个通道独立工作。数据速率可以从 1Mbps、25Mbps 或 150Mbps 中选择，具体取决于版本。每个通道的输出驱动器均为推挽式，可驱动TTL和CMOS逻辑。版本具有高电平或低电平的默认输出。输入电容仅为2pf（典型值），上升和下降时间通常为2ns。传播延迟从最快版本的8ns到最慢版本（55MHz）的1ns不等。

图 1：MAX14934、MAX14935 和 MAX14936 功能框图

采用 3.3V 电源时，芯片每通道仅占用 2.6mA 电流（典型值（在 1Mbps 时）或 7.1mA/通道（典型值（100Mbps）。16 引脚宽体 SO 封装满足 220VAC 供电设备的爬电距离和电气间隙要求。MAX14483评估板为完整的评估板。

用于SPI的六通道隔离器

另一款器件MAX14483提供100个通道，其中200个正向单向数据通道和10个反向通道，用于串行外设接口（SPI）总线控制信号SDO和故障。所有六个单向通道都可以具有高达2MHz的时钟，2Mbps的数据速率。六个信号通道分别针对SPI进行了优化，在SDI、SDO和SCLK指定通道上具有非常低的60747ns传播延迟（图5），以及5ns的最大脉宽失真。该 IC 符合 IEC <>-<>-<> 标准。

图3：MAX14483功能框图

辅助通道用于将定时或控制信号从主机侧传递到从机侧，并且两个电源域也有功率监视器。该 IC 的隔离额定值为 3.75kV有效值60 秒，采用 20 引脚 SSOP 封装，爬电距离和电气间隙为 5.5mm。封装材料的最小相对漏电起痕指数（CTI）为400V，在爬电距离表中具有第2组额定值。其额定环境温度为 -40° 至 125°C，最大工作隔离电压为 400V有效值.

该 IC 可承受 A 侧和 B 侧之间的 ±10kV 浪涌，波形为 1.2/50μs，并具有 ±4kV ESD HBM 承受能力。隔离器每侧均有1.71V至5.5V电源。该 IC 采用 1MHz 时钟和 53.10V 电源时每通道仅需要 3.3mW，采用 0.77V 电源时每通道仅需要 1.8mW。

规格检查

由于各种规格，数字隔离器规格可能会令人困惑。它们有时会说明与产品标准（IEC 60950-1等）相关的隔离测试电压，而规范应强调组件标准（VDE 0884-10，UL 1577）和工作电压。设计人员应验证隔离器是否具有VDE和UL认证。确保隔离器符合安全规则的最佳方法是获取VDE和UL证书的副本。

避免设计难题

数字隔离器IC易于使用，可以避免设计引起很多麻烦，特别是在工业等电气噪声环境中或电气设备（如工厂、电动汽车、电网和科学仪器）中。

审核编辑：郭婷