利用數字隔離器簡化設計并確保系統可靠性

圖2.ADuM344x可保證無錯運行的最大容許電流和頻率

高速運行

當隔離測量系統使用高采樣速率時，用光耦合器隔離串行總線可能是比較困難的任務。接收器光電二極管的寄生電容限制了光耦合器傳輸數字信號的速度。您可以通過增加來自LED的光量來提高該寄生電容的充電速度，但這樣做會增加功耗。另外，很少有光耦合器在每個封裝內只沿同一方向提供兩個以上的通道，而且通常不包括與通道間匹配相關的時序規格。雖然假定同一封裝中的光耦合器之間具有良好匹配合乎邏輯，但缺少印制的規格意味著您必須做出工程設計假設。與依賴非印制規格的情況相同，大多數謹慎的工程師會選擇留出充足的設計裕量，工作性能遠遠低于采用單個光耦合器時數據手冊指示的性能。

使用數字隔離器的另一優勢是，產品可采用4通道器件形式，保證速度最高可達150 Mbps。另外，所有數字隔離器制造商都在數據手冊的時序部分提供了保證通道間匹配規格。例如，ADI公司的ADuM344x隔離器在整個工作溫度范圍內的保證通道間傳播延遲失配小于2 ns。實際使用中，這意味著可以在數據手冊列出的速度下使用數字隔離器，而無需針對較大或未知的器件間或通道間偏斜來下調系統性能。

圖3.可以用單個ADM2682E實現全雙工、隔離式RS-485接口

集成

由于數字隔離器技術兼容標準CMOS工藝，因此，集成額外的功能以簡化系統設計相對較容易。例如，傳統的熱電偶測量器件可能用多個光耦合器來實現低速SPI接口，并用具有驅動器和調節器的隔離變壓器來為隔離前端供電。利用集成隔離電源的數字隔離器(如 ADuM5401)，整個隔離系統成為帶四個數據通道和隔離電源的單個集成電路。與使用分立隔離器和隔離電源相比，這種方式提高了可靠性，節省了大量電路板空間，降低了成本。

許多儀器內置隔離式RS-485端口，用于遠程監控或控制。幾年前，實現這樣的隔離端口不但需要為數據線路配置隔離器，而且需要兼容RS-485差分信號和電源的收發器。圖 3顯示了像 ADM2682E這樣的單個 IC如何將所有功能集成到單個封裝之中。

總結

過去，設計隔離式測量設備是一種昂貴、困難、有時甚至令人沮喪的任務，因為光耦合器存在諸多的技術問題。在過去幾年中，數字隔離技術的進步大大簡化了這一任務。數字隔離技術具有成本低、性能高、易用、集成度高的特點，有助于工程師按時完成開發進度。另外，監管機構認證以及承受高干擾水平的能力使其非常適合工業測量系統中常見的長壽命產品。