• <th id="9hkc9"><track id="9hkc9"><rt id="9hkc9"></rt></track></th>

  • <button id="9hkc9"><acronym id="9hkc9"><input id="9hkc9"></input></acronym></button><button id="9hkc9"></button>
    1. 你的位置:首頁 > 電路保護 > 正文

      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值

      發布時間:2021-05-07 責任編輯:wenwei

      【導讀】電隔離在工業和汽車系統中很常見,是進行高壓防護或抵消接地電位差的一種手段。設計人員以前使用光耦合器進行隔離,但在最近幾年中,采用電容式隔離和磁隔離的數字隔離器變得越來越流行。在使用這樣的隔離器時,了解它們的安全限值及其使用方法對于系統設計至關重要。
       
      在使用隔離器的系統中,需要確保隔離器的隔離作用即使在故障條件下也不會受到影響。為實現此目標,各種元件監管標準(例如,面向光耦合器的IEC 60747-5-5或面向電容式隔離器和磁隔離器的VDE 0884-11)規定了安全限值。這些值指明了隔離器的工作條件邊界范圍,在相應范圍內,即使功能喪失,也需保持絕緣。
       
      安全限值由隔離器失效模式確定
       
      為了理解安全限值的作用,讓我們了解一下隔離器的設計方式。圖1和圖2分別說明了一個光耦合器和一個電容式數字隔離器的結構。在光耦合器中,由硅樹脂材料和絕緣帶在信號兩側之間提供隔離,而LED 和光電探測器提供信號傳輸。在數字隔離器中,由兩個獨立硅片上的兩個高壓電容器通過串聯連接提供隔離,而耦合到高壓電容器的電子發送和接收電路提供信號傳輸。
       
      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值
      圖1:橫截面圖展示了光耦合器的構造以及故障條件
       
      可能產生的影響
       
      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值
      圖2:數字隔離器的橫截面圖展示了故障條件可能對其
       
      隔離性能產生的影響
       
      隔離器某一側的高電壓/大電流/大功率故障事件可能會損壞該側的電路。例如,諸如短路、靜電放電(ESD)和功率晶體管擊穿之類的事件可能會迫使意外的高電壓和大電流進入隔離器的引腳,從而損壞LED、光電探測器、發送和接收電路以及片上ESD 保護。如果芯片上有足夠大的功率耗散,則電路也可能受到重大的結構性損壞,例如硅樹脂絕緣熔融、高壓電容器極板短路或鍵合線熔化。這種結構性損壞會降低隔離器的隔離性能。
       
      從終端系統的角度來看,即使在電應力和熱應力事件阻礙了隔離器的信號傳輸功能之后,也可能需要滿足隔離要求。這是因為隔離柵的損壞可能導致次級系統故障或發生電擊危險。例如,在圖3中,數字隔離器可在系統其余部分懸空時保護已接地的控制和通信模塊。必須考慮數字隔離器內部和周圍可能降低隔離器隔離性能的任何故障,以避免DC-對地短路的影響。
       
      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值
      圖3:數字隔離器無法在交流電機驅動器中提供保護性
       
      隔離會導致對地短路,進而影響整個系統
       
      實施安全限制是為了在隔離器的輸入或輸出電路出現故障時盡可能降低對隔離柵的潛在損害。隔離器元件標準將安全限值定義為發生故障時器件可以承受的最大輸入或輸出電流(IS)、最大輸入或輸出功率(PS)以及最高結溫(TS),這種情況下即使可能損壞耦合元件的功能,但不會損害器件的隔離性。器件制造商必須指定這些參數,但仍由設計人員決定如何確保在出現故障時不會超出這些值,以便不會導致絕緣擊穿。
       
      作為制造商提供的安全限值的示例,圖4展示了TI 的ISO7741數字隔離器在不同電源電壓下的IS值和隨環境溫度變化的PS 值。這些值均未超出器件的最高安全結溫(TS = 150°C)。根據這些曲線,例如,在100°C的環境溫度下,器件內部最高可以耗散600mW 的功率,但不會對隔離性能造成任何潛在影響。
       
      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值
      圖4: TI ISO7741數字隔離器的安全限值顯示了在不影響器件隔離特性的情況下允許故障產生的功率耗散
       
      電路利用安全限值的參數
       
      制造商采用的材料和電路設計參數決定了器件的安全限值。根據安全標準的要求,光耦合器/數字隔離器用戶必須在電路設計中提供足夠的安全措施,并確保器件的應用條件不會超出器件的安全限值。這樣的安全措施可能包括在故障條件下強制實施的電流和電壓限制,或者是防止工作溫度超過最大值的熱管理。
       
      讓我們看一下實現數字隔離器安全限制的兩個示例電路。盡管這些示例并不詳盡,不能列舉出所有可能的故障和結果,但它們闡明了安全限制的原理,可以提供在隔離式系統設計中實現安全限制的一種方法。
       
      對于第一個示例,圖5展示了一個數字隔離器用作模數轉換器(ADC)或模擬前端(AFE)與微控制器(MCU)之間的接口。我將分析該系統中任意一個初級故障,包括該單一故障產生的任何次級故障。(為防止多個初級故障,可能需要額外的電路。)此次分析將著重于MCU 側的安全限制,但也可以對ADC/AFE 側運用相同的原理。
       
      此示例采用24V 工業電源(最高可變為36V)為MCU 側供電(VIN24V)。直流/直流轉換器將此電壓降至5V(VDC5V),然后使用低壓降穩壓器(LDO)為MCU 和數字隔離器產生3.3V電源電壓(VDC3P3V)。電源路徑中包含限流電阻器RSUP,而輸入/輸出(I/O)路徑中包含電阻器ROUT 和RIN。
       
      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值
      圖5:在此示例中,數字隔離器用作接口,在ADC 或AFE 與MCU 之間提供隔離
       
      讓我們來了解一些故障及其對安全限制的影響。
       
      ●     初級故障1:VCC1至GND1的隔離器內部短路。短路在VCC1至GND1之間提供一個電阻RFAULT。根據最大功率傳遞定理,當RFAULT=RSUP 時,隔離器內會出現最大功率耗散。最大功率耗散等于(VDC3P3V)2/(4×RSUP)。當RFAULT 值非常低時,通過RSUP 和VCC1的電流等于3.6V/RSUP。必須設計RSUP 來耗散這一功率。但是,隔離器本身耗散的功率非常低(因為RFAULT約為0Ω)。示例:如果RSUP=RFAULT=20Ω,則隔離器的最大功率耗散為(3.6V)2/(4×20Ω)=0.162W。根據規格表,這一數值完全在ISO7741的安全限制功率范圍之內。對于RFAULT 約為0Ω 的情況,20Ω RSUP 必須是0.65W的電阻器,才能產生需要耗散的功率。較高的RSUP 值始終是有益的,因為它可以減少故障條件下的功率耗散。但是,在正常運行情況下,還必須考慮RSUP 兩端的壓降。具有寬電源電壓范圍的隔離器(例如,ISO7741,該器件支持低至2.25V的工作電壓)或超低功耗隔離器(例如ISO7041,該器件在1Mbps 時每通道僅消耗100µA 電流)是可支持更高RSUP 值的選項。
       
      ●     初級故障2:24V 至5V 直流/直流轉換器中的輸入至輸出短路。在此情況中,24V 系統電源(可變為36V)出現在LDO 輸入端。為防止故障進一步傳播,必須將LDO 設計為在其輸入端可承受36V 電壓。隔離器可能無法承受該電壓。
       
      ●     初級故障3:LDO 中的輸入至輸出短路。在此情況中,LDO 的5V 輸入出現在其輸出端。為防止故障進一步傳播,數字隔離器必須能夠在其電源上承受5V 電壓(ISO7741滿足此要求)。還必須考慮對MCU 的任何損壞(如果MCU 不能在其電源上支持5V)。在最壞的情況下,MCU I/O 引腳會損壞,并且對電源或對地的阻抗較低。
       
      ●     初級故障4:在MCU IN 和OUT 引腳上對地短路或對電源短路。在此情況中,流入隔離器引腳的電流可能會高于正常運行情況。電阻器ROUT 和RIN 可以幫助將此電流保持在安全限值范圍內。例如,在5V 條件下,ROUT=RIN=100Ω 會將通過隔離器I/O 引腳的電流限制到50mA,這一數值遠低于ISO7741的安全限制電流。
       
      對于第二個示例,使用ISO1211的隔離式數字輸入如圖6所示。
       
      一文助您了解并應用數字隔離器的安全限值
      圖6:在此示例中,隔離式數字輸入電路使用TI ISO1211
       
      隔離式數字輸入從現場傳感器接收信號,并將它們連接到一個主機可編程邏輯控制器。電壓輸入的標稱值為24V,但最高可變為36V。ISO1211使用外部RSENSE 電阻器來精確限制流入SENSE 端子的電流。外部電阻器RTHR 可以調節數字輸入的電壓閾值。對于11V 輸入閾值和2mA電流限值,RSENSE 和RTHR 的值分別為562Ω和1kΩ(有關詳細信息,請在TI官網參閱ISO1211數據表)。
       
      ●     初級故障1:ISO1211內部的短路導致SENSE 和FGND 引腳之間的RFAULT 阻抗較低。和前面一樣,在最壞情況下,ISO1211內部耗散的功率為(36V)2/(4×RTHR)。當RTHR = 1kΩ時,最壞情況下的功率為0.324W,這一數值處于ISO1211的安全限制功率范圍之內。
       
      ●     初級故障2:外部電阻器RTHR 上的短路。ISO1211的內置電流限值會將從引腳獲取的電流限制為RSENSE 設置的值。電阻器RTHR 在確定輸入電流方面沒有重要作用,因此RTHR 短路不會大幅改變流入ISO1211的電流或功率耗散。
       
      ●     初級故障3:輸入電壓上升到60V。安全數字輸入系統必須考慮在故障條件下24V 工業電源上升到60V 的情況。ISO1211可以在保持3.1mA 電流限值的同時在輸入引腳上承受60V 的電壓(RSENSE = 562Ω)。耗散的最大功率為60V×3.1mA=186mW,完全在ISO1211的安全限制功率范圍之內。
       
      這兩個示例說明了如何在安全限值的范圍內分析和緩解不同的故障。但是,根據實際應用和安全目標,可能還需要采取其他措施。
       
      結束語
       
      使用隔離器時,很重要的一點是要了解它們的安全限值,并在設計中采取措施以符合這些值。在設計中未能考慮到安全限值可能會導致故障,從而造成系統嚴重損壞,而且如果隔離器的隔離柵失效,還可能會引起火災和電氣危險。文中的示例電路說明了在故障條件下確保維持安全限值的方法。
       
       
      免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編進行處理。
       
      推薦閱讀:
       
      使用同步整流型IC時的電路板布局
      著眼未來設計,Digi-Key攜手Digi International推動物聯網市場發展
      表現優異!Digi-Key獲評MEAN WELL年度北美分銷商
      Dialog在SmartServer生態系統中增加AI和數據分析合作伙伴,引領工業數字化轉型
      貿澤啟動2021 Empowering Innovation Together計劃,全新播客版塊探索5G技術
      特別推薦
      技術文章更多>>
      技術白皮書下載更多>>
      熱門搜索

      關閉

      關閉

      人妻中文字幕无码系列,毛1卡2卡3卡4卡免费,24小时在线播放免费直播高清 免费人妻无码不卡中文字幕系列| 十七岁完整版在线观看免费| JIZZ国产大全视频| 中文字幕不卡八区| 好湿好爽好疼免费视频| 超乳爆乳中文字幕在线播放| 午夜拍拍拍无档视频免费QQ群| 亚洲熟女的熟妇毛茸茸| 蜜芽官方网站首页在线观看| 亚洲精品国产精品乱码不卡| 色综合久久中文字幕有码| 成上人色爱A∨综合网| 国产在线拍揄自揄视频菠萝| 1000部男把女啪的视频免视频| 日本在线看片免费视频| 水蜜桃国产成人精品视频| 天堂在线www种子| 无码免费午夜视频在线| 国产乱子伦视频大全亚琴影院| 插痛30分钟一卡二卡| 黄瓜视频在线观看| 激情综合激情五月俺也去| 菠萝菠萝蜜免费影院| 中文字幕日韩学生人妻| 女人喷水高潮时的视频网站| 久久精品人人做人人爽| 极品少妇被猛得白浆直喷白浆| 琪琪影影2019在理论| 白丝自慰18禁黄网站| 国色天香社区电影| 竹夫人| 国产成人精品日本亚洲77| 国语乱码中文字幕| 日本av在线播放| 国内少妇自拍区视频免费击| 亚洲大尺度专区无码| 中文字幕亚洲综合久久| 在线观看免费av网站| 看了会湿的高潮的污文| 久久超碰极品视觉盛宴| 最刺激黄A大片免费观看下载 | 日产在线播放视频在线观看| 天堂在线www网| 韩国三级中文字幕HD| 人妻av乱片aV出轨av| 少妇人妻系列无码专区视频| XXX18第一次| 一卡二卡三卡四卡在线播放| 色婷婷五月综合丁香中文字幕| 欧美不卡无线在线一二三区观| BRAZZERSVIDEOS欧美巨大TOZ| 完整版免费AV片| 开心色| 免费欧洲美女牲交视频| 无码国模国产在线观看免费| 国内妓女BBW| 国产成人精品一、二区| 春药高潮抽搐流白浆在线观看| 小草看高清影视在线WWW| 午夜j在线观看免费完整高清神马| 日本被强奷到舒服的视频| 日本按摩强伦姧在线观看| 亚洲性人人天天夜夜摸| 国产V亚洲V天堂无码| 国产AV国片精品青草社区| 尤物YW193.COC| 亚洲男同GAY在线观看| 国产一级毛片国语一级A片| 奇米视频二区中文字幕| 97无码视频在线看视频| 欧美精品VIDEOFREE720| 日本三级带日本三级带黄| 各种高潮VIDEOS抽搐合集| 女的扒开腿让男人桶免费视频| 黄 色 成 人网站大全| 暖暖视频大全观看免费中文| 粉嫩小缝湿紧萝| 年轻水嫩的漂亮大学美女酒店| 老师把我抱到办公室揉我胸| 绝望的主妇中文字幕| 性直播视频在线观看免费| 2020精品国产自在现线看| 国产V片在线播放免费观看| 日本岛国AV在线播放| 好男人视频在线观看| 色噜噜狠狠综合影院影音先锋| 日韩AV在线观看免费无码| 午夜dj在线观看免费完整视频大全在线观看| 亚洲AV中文AⅤ无码AV| 国产一卡二卡三卡新区在线| 好男人视频在线观看2019| 国产偷国产偷亚洲清高| 国产一卡二卡三卡残暴| 中文字幕日产乱码一至六区| 无敌神马在线观看下载| 夜间福利片1000无码| AV无码中文一区二区三区四区| 久久综合亚洲鲁鲁五月天| 亚洲AV日韩AV欧美AV怡红院| 午夜试看120秒体验区| 同性男黄网站| 丰满熟女大屁股水多多| 欧美成人俱乐部裸体派对| 女人喷水高潮时的视频网站| 日本妇乱子伦视频| 同性男男A片在线观看无码| 明星换脸精品AV在线观看| 惩罚她用下面夹毛笔写字| 按摩少妇浓密毛SPA| 国产老太熟女a视频| 最新ZOOSK00VIDEOS| 无遮挡又色又黄完整视频| 好AV四色永久网站站| 中国东北老太婆内谢| 日本在线看片免费人成视频| 美女被遭强高潮视频下面| 28岁未成年免费观看全集| 久久亚洲中文字幕精品一区| TUBE8日本VIDEOS学生| 五十路熟妇乱子伦电影日本| 极品少妇被黑人白浆直流| 大量色偷拍偷窥在线视频| 性爱图片| 4399高清视频在线观看免费| 女的把腿扒开要男的桶| A级国产乱理论片在线观看| 亚洲深深色噜噜狠狠爱网站| 欧美VIDEOSGRATIS杂交| 亚洲欧美在线制服丝袜国产| 上司的丰满人妻中文字幕| 日本高清在线不卡无码AV电影| DY888午夜国产精品| 欧洲美女黑人粗性暴交免费看| 好爽要尿了潮喷了视频| 野花视频在线观看播放在线观看| 成 人 免费 在线电影| 日韩精品视频一区二区三区| 无码中文字幕波多野结衣不卡| 日本公妇被公侵犯中文字幕| 樱桃BD高清中字在线观看| 中文字幕乱偷在线| 亚洲人成网站在线播放A| 黄页网站免费频道大全| 大香伊蕉在人线免费视频| 老师掀起内衣喂我奶漫画| 亚洲人成网站在线播放A| 三级在线观看中文字幕完整版| 国产偷国产偷亚洲清高| 十八禁在线观看无遮挡| 在线天堂中文最新版| 大香线蕉视频伊人99| 爱滋初体验高清在线观看| 国产AV丝袜旗袍无码| 高潮颤抖大叫正在播放| 中文字幕v亚洲日本在线| 五十老熟妇乱子伦免费观看| 超级碰碰色偷偷免费视频| 国内一卡二卡三卡四卡| 亚洲国模私拍人体GOGO| 日本真人试看120秒做受| 天堂在线www种子| 五月丁香啪啪激情综合色九色| 韩国公妇里乱片A片在线观看| 插曲30分钟痛1小时|