电机控制

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<strong>作者：David Krakauer，ADI公司iCoupler隔离产品线经理</strong>

一方面，设计工程师不想在系统中增加电流隔离；另一方面，为了满足国内或国际安全法规要求，他们不得不这样做。增加电流隔离的弊端是隔离直接放在数据路径中，会导致延迟并使系统变慢。此外还会增加功耗、尺寸和成本。这些折中令人遗憾。多年来，设计工程师使用光耦合器，勉强应对这些缺点，但一种新型电流隔离器——数字隔离器已经上市，缓解了这些不利影响。利用数字隔离器可以实现尺寸更小、能效更高、更具性价比、性能更高的设计。然而，安全标准并未同步跟进，给数字隔离器带来了困惑和不确定性：它们是否像电流隔离一样安全？它们是否满足安全法规要求？

答案是肯定的：数字隔离器能够满足国内和国际标准的安全要求。但是，大多数供应商提供的光耦合器具有相似的结构，数字隔离器则不然，不同供应商以不同方式设计和制造数字隔离器，因而隔离能力不尽相同，特别是与光耦合器强健的隔离能力相比较时。因此，并非所有数字隔离器技术和实现方案都能提供同样的安全性。

隔离器有四个主要考虑因素：

• 绝缘材料
• 隔离元件
• 数据传输架构
• 封装

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<strong>电路功能与优势</strong>

数字控制电流源在许多应用中至关重要，如电源管理、电磁阀控制、电机控制、阻抗测量、传感器激励和脉搏血氧仪等。本文介绍三种利用 DAC、运算放大器和 MOSFET 晶体管构建支持串行接口数字控制的电流源。

所选DAC为配有标准串行接口的高分辨率（14 或 16 位）、低功耗CMOS。16位DAC AD5543提供超紧凑(3 mm × 4.7 mm)的 8 引脚MSOP和 8 引脚SOIC两种封装。14 位DAC AD5446提供小型 10 引脚MSOP封装。这两款DAC均与大多数DSP接口标准兼容，而且兼容SPI、QSPI和MICROWIRE。外部基准电压输入允许输出电平可以有许多变化，最高可达 10 V。

器件组合实现了业界领先的小 PC 板面积、低成本、高分辨率特性。三种设计均提供低风险解决方案，并使用业界标准器件。

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<strong>概述</strong>

ADSP-BF609处理器属于Blackn系列产品，采用ADI公司/Intel微信号架构(MSA)。Blackn处理器将先进的双MAC信号处理引擎、干净且正交的RISC式微处理器指令集的优势和单指令、多数据流(SIMD)多媒体能力结合为一个指令集架构。这些处理器提供高达500 MHz的性能，静态功耗非常低。它们采用低功耗、低电压设计方法，提供世界一流的电源管理和性能。

Blackn处理器集成了许多业界领先的系统外设和丰富的存储器(如表1所示)，在一个集成封装中提供RISC式编程能力、多媒体支持和先进的信号处理，堪称新一代应用的首选平台。这些应用涵盖众多市场领域，从汽车系统到嵌入式工业、仪器仪表、功率/电机控制应用。

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ADI公司的iCoupler®数字隔离器已被证明极为可靠、品质卓越。过去10年间，客户采用的隔离通道已超过7.5亿。ADI公司以质量为本，通过严格的验证和特性测试过程来保证产品质量。针对汽车行业的严苛挑战，可靠性和质量需要进一步提高。如今，许多混合动力汽车利用iCoupler数字隔离器监控电池电平并高效驱动电机。对于这些应用，我们致力于实现0 ppm的缺陷率。为此，除了ADI公司的标准生产流程以外，我们还在生产中采取如下额外的措施来限制缺陷：

• 晶圆级探查
• 器件平均测试(PAT)
• 附加生产测试工序
• 在多种温度下进行生产测试
• 专用组装生产流程
• 组装时的完整性筛查
• 按照AEC-Q100标准进行质量验证

除了上述额外措施以外，iCoupler数字隔离器生产涉及到的所有ADI生产设施都已通过TS-16949认证。所有此类产品都用基本产品型号加“W”表示(例如，ADuM1401WSRWZ是ADuM1401ARWZ的汽
车应用级版本)。

<strong>晶圆级探查和器件平均测试</strong>

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<strong>作者：David Krakauer，ADI公司产品线经理</strong>

<strong>简介</strong>

数字隔离器在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面具有光耦合器所无法比拟的巨大优势。

多年来，工业、医疗和其他隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限， 唯一合理的选择是光耦合器。如今，数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有优势。了解数字隔离器三个关键要素的特点及其相互关系，对于正确选择数字隔离器十分重要。这三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。

设计人员之所以引入隔离，是为了满足安全法规或者降低接地环路的噪声等。电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险。然而，隔离会带来延迟、功耗、成本和尺寸等方面的限制。数字隔离器的目标是在尽可能减小不利影响的同时满足安全要求。

传统隔离器——光耦合器则会带来非常大的不利影响，功耗极高，而且数据速率低于1 Mbps。虽然存在更高效率和更高速度的光耦合器，但其成本也更高。

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<strong>应用</strong>

* 汽车运动检测与控制
* 混合电动车
* 电动助力转向
* 集成的启动发电机/交流发电机
* 工业发动机控制
* 过程控制

<strong>概述</strong>

AD2S1205是一款12位分辨率旋变数字转换器，集成片上可编程正弦波振荡器，为旋变器提供正弦波激励。转换器的正弦和余弦输入端允许3.15 V p-p ± 27%输入信号。采用Type II跟踪环路跟踪输入信号，并将正弦和余弦输入端的信息转换为输入角度和速度所对应的数字量。最大跟踪速率取决于外部时钟频率。AD2S1205的工作频率为8.192 MHz ± 25%，最大跟踪速率为1250 rps。

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<strong>作者：Maurice Moroney 市场经理 ADI公司</strong>

基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的新型功率开关技术的出现促使性能大幅提升，超越了基于MOSFET和IGBT技术的传统系统。更高的开关频率将减小元件尺寸，从而减小成本、系统尺寸和重量；这些是汽车和能源等市场中的主要优势。新型功率开关还将促使其控制元件发生变化，其中包括栅极驱动器。本文将探讨GaN和SiC开关与IGBT/MOSFET的一些主要差异，以及栅极驱动器将如何为这些差异提供支持。多年来，功率输出系统的功率开关技术选择一直非常简单。在低电压水平(通常为600 V以下)，通常会选择MOSFET；在高电压水平，通常会更多地选择IGBT。随着氮化镓和碳化硅形式的新型功率开关技术的出现，这种情况正面临威胁。

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本电路是一个由高功率开关MOSFET组成的H电桥，由低压逻辑信号控制。该电路为低电平逻辑信号和高功率电桥提供了一个方便的接口。H电桥的高端和低端均使用低成本N沟道功率MOSFET。该电路还在控制侧与电源侧之间提供隔离。本电路可以用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换、照明、音频放大器和不间断电源(UPS)等应用中。

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<strong>应用</strong>

* RS-422接口
* 高数据速率电机控制
* 单端至差分信号转换
* 点对点和多分支传输系统

<strong>概述</strong>

ADM4168E具有双通道RS-422收发器，适用于点到点和多分支传输线路的高速通信。该器件针对平衡传输线路而设计，符合TIA/EIA-422-B标准。

差分驱动器输出和接收器输入具有静电放电电路，可提供±15 kV HBM和±8 kV IEC 61000-4-2(接触和空气放电)等级的保护。

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<strong>作者：Jino Loquinario和Paul Blanchard</strong>

<strong>简介</strong>

电流环路是一种常见的传递信号的技术，用于长距离发送和接收传感器数据。在电流环路中，电流包含来自发送器的信息，该发送器通过长导线连接到接收器(见图1)。该传输技术本身对电噪声不敏感，因此，它是数据传输的理想之选。与电压传递信号不同的是，电流环路不受线路中IR压降引发的错误影响。尽管环路中的线路端接存在缺陷，但所有信号电流均流经所有组件。只要电源电压高于环路周围的组合压降，IR压降不会影响信号电流。