数字隔离器

在工业运动控制领域中，伺服驱动器是一种对响应速度、控制精度与系统可靠性要求极高的关键设备——它主要负责根据上位控制指令与编码器反馈数据生成PWM信号，对伺服电机的位置、速度、转矩进行高精度、高响应的闭环调节与驱动，

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

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。

<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

本研讨会视频将介绍电源转换应用中隔离难题的解决方案。讨论的主题包括传统隔离方法的局限性（例如采用光耦合器和脉冲变压器），以及采用数字隔离器的高效率和高性价比解决方案。若您正在使用光耦合器和脉冲变压器，您应当观看本次研讨会视频。

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<strong>作者：Eric Gaalaas，ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

通用串行总线(USB)是个人计算机(PC)通过电缆与外设实现通信的常用方法。某些应用中，需要隔离USB通信以满足安全要求，或中断接地环路。遗憾的是，隔离任务不易完成，因为USB电缆上有双向数据流。本文将讨论这个问题，并探讨实现易于使用的隔离式USB方案面临的其他挑战，最后对解决方案进行比较。一个理想的“透明”解决方案能将隔离对系统的影响降至最低，目前我们就可以提供这种解决方案。本文讨论的内容针对USB 2.0，支持三种数据速率： 1.5 Mbps(低速)、12 Mbps(全速)和480 Mbps(高速)。为简便起见，将详细探讨12 Mbps的情况，但示例中的很多原理同样适用于其他速度。

<strobg>Mark Cantrell ADI公司</strong>

对于设备信号输入和输出方面的困难，本质安全 (IS) 设备设计师了然于胸。有些新技术拥有诱人的特性，可以使设计变得更小、更简单、功耗更低、速度更快或者四者兼而有之，但是由于IS安全标准的要求，我们根本不知道能否以及如何使用它们。

<stron>简介</strong>

如果你并不熟悉本质安全 (IS)，相关术语和概念可能使你不知所措。本质安全似乎是一个独立的电子设计世界，需要一些时间才能了解相关的术语和世界观（此处为双关义）。我们先来回顾一下本质安全隔离器组件背后的主要概念。本质安全就是关于易燃环境和粉尘的安全问题。主要概念是要从设计上确保不因能量产生火花，保证在可以设想的每一种故障场景下，绝缘机制都能安然无恙。IEC 60079-11中规定的全部测试和设计要求其实都是为了实现这两个目标。该标准实现安全的方式是对表面沿线
的厚度、距离等绝缘属性提出强制性规定。这是实现绝缘安全的常用方法，但所选安全裕度比IEC标准的典型做法要保守得多。

ADuM520x和ADuM540x系列是ADI公司专有的iCoupler技术发布的第二代isoPower产品。

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<strong><a href="http://www.analog.com/cn/applications/markets/motor-control-pavilion-ho…，获取更多电机控制设计信息</a></strong>

<strong>作者：Conal Watterson博士，ADI公司高级应用工程师</center>

控制器局域网(CAN)采用ISO 11898标准，广泛用于工业和汽车应用中。CAN协议(比如DeviceNet或CANOpen)依赖内置的差错校验和差分信号功能。电流隔离可进一步增强鲁棒性，提供对高压瞬变的抵抗能力，代价是更长的传播延迟。CAN节点的最佳配置则保证，即便存在隔离，也能具有最大数据速率和距离。

<strong>为什么传播延迟很重要</strong>

传播延迟可能会影响并发传输和节点间的仲裁。冲裁依赖于CAN信号；逻辑0表示“主动”(总线间存在差分电压)，逻辑1表示“被动”(全部输出变为高阻抗)，意味着主动位将覆盖被动位。发射期间，所有节点均会监控总线；而当它们发送被动位，允许另一个节点赢得仲裁时，如果出现传播延迟，则会停止监控(图1中的节点A)。

本质安全（IS）设备的设计人员知道获取信号进出设备的挑战。新技术具有诱人的特性，可使设计更小，更简单，功耗更低，速度更快或全部四种，但由于IS安全标准的要求，是否或如何使用它们尚不清楚。

<strong>介绍</strong>

如果您对本质安全（IS）世界不熟悉，您可能会对术语和概念感到有点不知所措。它往往是一个与电子设计其余部分不同的世界，需要一段时间才能达成术语和世界观（双关语）。我们来回顾IS隔离器组件背后的主要概念。这完全是关于易燃环境和灰尘的安全。主要的概念是设计不能够利用可用的能量产生火花或火焰，从而在每一种可能的故障情况下，绝缘都将保持完好。IEC 60079-11中规定的所有测试和设计准则都是为了实现这两个目标。该标准通过强制绝缘属性（如沿表面的厚度或距离）接近安全方面。

<strong>作者：Dara O'Sullivan(系统工程师)和Maurice Moroney(技术营销经理)，ADI公司</strong>

<strong>隔离类型简介</strong>

隔离用户及敏感电子部件是电机控制系统的重要考虑事项。安全隔离用于保护用户免受有害电压影响，功能隔离则专门用来保护设备和器件。电机控制系统可能包含各种各样的隔离器件，例如：驱动电路中的隔离式栅极驱动器；检测电路中的隔离式ADC、放大器和传感器；以及通信电路中的隔离式SPI、RS-485、标准数字隔离器。无论是出于安全原因，还是为了优化性能，都要求精心选择这些器件。

虽然隔离是很重要的系统考虑，但它也存在缺点：会提高功耗，跨过隔离栅传输数据会产生延迟，而且会增加系统成本。系统设计师传统上求助于光隔离方案，多年来，它是系统隔离的当然选择。最近十年来，基于磁性(变压器传输)方法的数字隔离器提供了一种可行且在很多时候更优越的替代方案；从系统角度考虑，它还具备系统设计师可能尚未认识到的优点。

本文将讨论这两种隔离解决方案，重点论述磁隔离对延迟时序性能的改善，以及由此给电机控制应用在系统层面带来的好处。