ADuM系列磁耦应用（ADI资料）

本文从隔离的基本原因与应用出发，讲述了在各种电路 的系统应用中我们为什么要隔离以及什么情况下需要隔离。并简述 了美国模拟器件公司（ADI）推出的磁耦数字隔离器的基本原理，以 及在各种电路隔离场合中的应用。

一、关于隔离

1、什么是隔离？为什么要隔离？什么情况下需做隔离的设计？ 电子电的路定义中是：防止两通讯点之间电流流动的方法，说的简单 点就是两点之间要有信号的传输但又不能有电流的流动。

隔离电路的主要原因是，进行隔离是防止电流在两通讯点之间流动的一种方法，一般在两种情况下会采用隔离技术：

第一种情况是：

就是电路中存在有可能损坏设备或危害操作人员的高电压或大电流的情况医疗上的应用、电机控制、总线隔离、I/O 隔离等方面。

第二种情况是：

一般是多系统互连时，不同系统之间的地之间会存在一个电位差，这个时候我们如果 不把两个地隔开的话就会形成一个接地回路，干扰整个系统。所以必须隔离。

两种情况都是采用隔离来避免电流流过，而允许两点之间有数据或功率传送。

※

我们一般的工业控制系统、电机控制系统、以及总线通讯系统都是由主控 芯片（单片机、ARM、DSP 等）通过接口与被控制系统实现信号传输的，而被 控制系统的应用环境往往比较复杂，会存在高压、雷击、大电流等情况，而如 果直接把其与主控系统连在一起的话，这些危险信号就有可能毁坏掉整个系统， 对整个应用系统有极其大的危害。所以我们在做电路的设计时，一定要把安全 隔离考虑在内。

二、隔离一般应用在什么地方：

隔离普遍应用于包含高压、高速或高精度的通信、长距离通信的场合。

常见的应用有：
ν 工业输入/输出系统
ν 接口方面
ν 电源
ν 电机控制
仪器仪表
我们能在一个很广泛的市场领域中发现这些应用，包括：
ν 医学设备ν
ν 通信网络
ν 等离子显示器
混合动力汽车设备

三、隔离涉及的参数是什么？

衡量绝缘器的隔离特性的参数有很多，包括：
ν 隔离电压（isolation rating）
ν 绝缘电压(working voltage)

瞬间抑制性（共模抑制）

一般情况下，一个隔离器件的隔离能力的通常描述参数是隔离电压和绝缘 电压。此外,在隔离势垒间信号的传输通信能力是通过瞬态抑制能力来衡量的。 下面将对这三种参数做逐一描述。

1、什么是隔离电压？

隔离器件的隔离电压（isolation rating）是一个短时间内系统抗共模电压能 力的量度。指的是设备的输入与输出各自短接时所承受的电压值。通常根据60 Hz RMS 来衡量，是器件在一分钟内承受输入与终端输出之间高压的能力。一 般的隔离设备的隔离电压是2.5KV RMS。有的设备的这个参数会达到3.75KV RMS 或者更高。隔离电压不能衡量器件长时间承受安全电压的能力，那是绝 缘电压来描述的。

2、什么是绝缘电压？

绝缘电压(working voltage)定义了稳定工作状态下器件能够承受的一个长 时间持续的最大电压。一般是从100 到600V RMS。

3、什么是瞬态共模抑制能力？

一个隔离器的瞬态共模抑制能力衡量了当维持正确的信号传输的时候输入 和输出部分之间的瞬态共模影响。很多隔离器件对此参数没有相应规定，有规 定的范围也是从5---25KV/μs。

其它重要工作参数包括：
ν 工作电流，输入信号电流，和输出驱动电流。ν
ν 传输延迟时间
ν 脉宽失真：即信号的输出脉冲宽度与输入信号脉冲宽度的差值
ν 传输速度：可以支持的最大信号数据传输速度
ν 工作电压范围：电源的工作电压范围

工作温度：器件工作的温度范围

以上的工作参数究竟哪个更重要，这要根据用户的实际应用情况而定，往 往有时在这个系统中重要的参数而在另一个系统中并不重要。还有其它的相对 比较重要的工作参数就是随工作温度变化，器件的功率变化情况，输入信号的 噪音，还有直流输入情况或在掉电情况下的输出状态等。

二、ADUM 系列磁耦介绍：

传统的隔离方案中，我们一般采用光耦，如6N137、TLP521 等，光耦经过 光电转换作用来实现隔离，应用时间比较久，方案也比较成熟，目前还是众多 电路设计者们的首选产品，但同样光耦也存在速度不够快、功耗过高、LED 老 化、使用不稳定等缺点与不足。

磁耦隔离技术是近几年才发展起来的，采用的是芯片级变压器隔离技术， 因采用了高速iCMOS 工艺和芯片级的变压器技术，在性能、功耗、体积、速 度等各方面都有光电隔离器件无法比拟的优势。下面我们以ADUM1100 为例 来介绍一下磁耦隔离技术的原理，下图为ADUM1100 的原理方框图

ADUM1100框图


电机控制



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