隔离

<strong>作者：Van Yang、Songtao Mu和Derrick Hartmann</strong>

在高端工厂自动化应用中（如油气厂和电厂），常会要求多路采集通道与通道之间进行隔离，其中高耐压、小尺寸、低EMI、高可靠性和低成本等要求在通道间隔离设计中别具挑战性。通常目前现有成熟方案，标准模块实现的通道密度往往仅限于四个通道或八个通道，通道间隔离只能承受数百伏特耐压。

本文将简要讨论在过程控制中模拟量输入模块中的隔离问题以及其传统解决方法，然后将提出一种替代性的高密度、易于设计的通道间隔离模拟输入模块的完整解决方案。测试结果表明，这个16通道、2.5 kV rms通道间隔离演示模块可以轻松通过EN55022 Class B和Class A的IEC辐射标准。

过程控制模拟量输入模块中的隔离电气隔离原理是以物理和电气方式分开两个电路，使二者之间无直接传导路径，但仍然可以交换数据和电源。这通常是通过变压器、光耦合器或电容来实现的。隔离用于保护电路和人，隔断接地环路，提高共模电压和噪声抑制性能。

本视频介绍了 LTC7820/7821 控制器怎样在不需要隔离情况下简化嵌入式电源系统的设计并降低其成本。了解此解决方案如何能在电信和数据中心系统中提高功率密度，并替代基于变压器的庞大、昂贵的传统电源模块。

视频链接： https://www.analog.com/en/education/education-library/videos/6018589191…

<strong><a href="http://www.analog.com/cn/applications/markets/industrial-automation-tec…，获取更多工业自动化技术信息</a></strong>

<strong>James Scanlon ADI公司</strong>

出于各种原因，电子系统需要实施隔离。它的作用是保护人员和设备不受高电压的影响，或者仅仅是消除PCB上不需要的接地回路。在各种各样的应用中，包括工厂和工业自动化、医疗设备、通信和消费类产品，它都是一个基本设计元素。虽然隔离至关重要，但它的设计也极其复杂。控制功率和数据信号通过隔离栅时，会产生电磁干扰(EMI)。这些辐射发射(RE)会对其他电子系统和网络的性能产生负面影响。

<strong>1.1 产品概述</strong>

在研究隔离以及应用隔离器件时，我们应该先了解为什么需要隔离。需要隔离的主要原因是出于人员或者设备的安全考虑。在应用中，高压、电流浪涌和接地环路电流，会干扰通信，对设备造成损害，甚至导致人身伤害。采用隔离措施可阻止电流，允许信号通过，实现正常通讯，保护人员和设备。

众所周知，光耦器件作为传统的隔离器已经应用很久了，但它具有易损耗、低速、功耗大、尺寸大的缺点，给应用带来了局限性。而 ADI 公司采用 iCoupler 技术将空芯微型变压器与高速 CMOS 电路集成在单个封装内实现的隔离器件，具有尺寸小、高性能、低成本、易于与其他功能集成在一起、可靠性高的特点。在过去的 12 年间，有大约 10 亿数字隔离
通道投入使用，失效率远小于百万分之十。另外，iCoupler 还可以提供隔离电源，任何其它技术都不能在如此紧凑的封装中实现如此高隔离性能的电源转换。

<strong>1.2 产品类型</strong>

信号传输应用常用的方法是低压差分信号传输(LVDS)。这涉及到串行数据传输的既有接口标准 (TIA/EIA-644)，除了极佳的节能特性和高达几 Gbps 的数据速率潜力之外，它还具有很高的抗扰度。这些良好特性可归因于内部使用的电流控制或驱动器模块的限流功能（最大3 mA）。信号差分电压仅为 20 mV。但是，它随后在接收器侧被放大回 300 mV（差分）的逻辑电平。由此获得的好处包括电磁干扰 (EMI) 极其低、开关速度极其快等。

LVDS接口常常与控制和调节系统一起使用，大数据量必须在电子电路之间或短电缆之间发送。它还能将时钟信号非常快速地 分配给完整应用中的不同器件，从而使相应器件同步。工业测量应用和控制系统中的模拟前端 (AFE) 属于 LVDS 的典型应用。不过，它也常用于实现多个数据节点之间的以及视频信号传输中的数字接口，例如通过 HDMI®。另一个不容忽视的方面是 LVDS 电路提供电流隔离的可能性。因此，它也用于任何需要隔离通信接口的地方，例如在电子电路或背板中。

<strong>David Carr Analog Devices, Inc.</strong>

<strong>电子化趋势日益明显</strong>

对于更小更轻的电气系统来说，这是一个不可否认的趋势，汽车电气化就是一个很好的例子。 专业服务公司普华永道估计到2024年混合动力和全电动汽车将全球销售额的40％。随着车辆的增加，电气化趋势也带来了隔离需求的增长，电气元件和系统的数量需求都在增长，例如，具有400V直流电池组的电动车越来越普及，但这有明显的安全隐患。

<strong>作者：Cathal Sheehan Bourns® Electronics Nicola O’Byrne ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

在受益于新型数字隔离技术的电机控制系统设计中，使用电流检测电阻已成为一个趋势。元件级标准IEC 60747-17规定了容性和磁性耦合隔离器的性能、测试和认证要求，该标准的引入使得此类技术能够提供更高的可靠性。数字隔离还有其他好处，例如：环路响应更快、支持集成过流保护以及死区更窄等。这使得输出电压更平顺，进而对扭矩的控制也更得力。本文会简要介绍传统光耦合器技术标准与用于增强隔离的感性和容性技术标准之间的差异。另外也会概述一个采用数字控制的电机驱动系统，其集成了电流检测电阻以检测绕组电流。本文还会就如何为此应用选择最合适的电流检测电阻提供一些建议。

<strong>适用于电机驱动的隔离标准更新信息</strong>

电机驱动设计人员大都知道设计需要满足国际隔离标准。隔离很重要，原因如下：

* 防止高功率电路地连接的电气噪声感应到低功率信号线路上。
* 防止危险电压和电流传输到危害较低的低压环境，保障最终用户的安全。