Infineon ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器評估板使用指南

在高壓應(yīng)用中，隔離技術(shù)至關(guān)重要，它不僅能保障安全，還能提升電氣抗噪能力。英飛凌科技推出的 ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器系列產(chǎn)品，以其卓越的性能滿足了市場對隔離產(chǎn)品不斷增長的需求。為了方便工程師對這些產(chǎn)品進(jìn)行評估，英飛凌還提供了 EVAL_ISO_2DIB0410F 評估板。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這些產(chǎn)品。

文件下載：Infineon Technologies EVAL_ISO_2DIB0410F評估板.pdf

英飛凌 ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器介紹

ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器基于無芯變壓器（CT）技術(shù)，采用兩個堆疊的線圈，中間以 $SiO_{2}$ 作為絕緣材料，具備諸多出色特性：

1. 封裝與環(huán)保：符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的 PG - DSO - 8 窄體 150 mil 封裝，尺寸為 5x4 mm，兼顧了環(huán)保與緊湊設(shè)計(jì)。
2. 高抗干擾能力：共模瞬態(tài)抗擾度大于 100 kV/μs，能在復(fù)雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。
3. 寬電壓范圍：工作電壓范圍為 2.7 至 6.5 V（絕對最大 7.5 V），可適應(yīng)多種電源條件。
4. 精準(zhǔn)定時：典型傳播延遲為 26 ns，偏差為 - 4/+6 ns，確保信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
5. 低功耗：在 3.3 V 和 1 Mbps 條件下，最大功耗僅 3.3 mA，有助于降低系統(tǒng)能耗。
6. 輸入閾值選項(xiàng)：提供 CMOS 可變和 TTL 固定輸入閾值選項(xiàng)，滿足不同應(yīng)用需求。
7. 引腳兼容性：與市場上所有 SOIC - 8 窄體封裝（150 mil）的雙通道數(shù)字隔離器產(chǎn)品引腳兼容，方便替換和升級。

該系列產(chǎn)品包含多種變體，如 2DIB0400F、2DIB0401F 等，不同變體在通道配置、輸入閾值、默認(rèn)輸出狀態(tài)和隔離等級等方面有所差異。其目標(biāo)應(yīng)用廣泛，涵蓋電信和服務(wù)器電源系統(tǒng)中的 DC - DC 模塊、集成功率級氮化鎵（GaN - IPS）的高端浮動 PWM 信號傳輸以及隔離式 UART 和 CAN 通信等領(lǐng)域。

EVAL_ISO_2DIB0410F 評估板

整體概述

評估板默認(rèn)組裝了數(shù)字隔離器 ISOFACE? 2DIB0410F（2 + 0，TTL 輸入閾值，默認(rèn)輸出低）變體，也可用于評估該雙通道數(shù)字隔離器系列的其他產(chǎn)品變體，但這些變體需單獨(dú)訂購。評估板采用四層 PCB 設(shè)計(jì)，使用標(biāo)準(zhǔn) FR - 4 類環(huán)氧樹脂作為 PCB 材料，旨在實(shí)現(xiàn)高 EMC 性能，即使在高速數(shù)據(jù)操作下也能穩(wěn)定運(yùn)行。

板層堆疊

為了在高達(dá) 40 Mbit/s 的高速數(shù)據(jù)率下實(shí)現(xiàn)低 EMI 性能，評估板采用了四層 PCB 設(shè)計(jì)：

1. 第一層（高速層）：用于高速信號走線，如信號輸入和輸出。
2. 第二層（接地層）：位于中間，提供屏蔽效果，減少信號干擾。
3. 第三層（電源層）：為數(shù)字隔離器的所有電源走線服務(wù)，確保電源穩(wěn)定供應(yīng)。
4. 第四層（接地層）：由于沒有低速信號走線，該層作為接地層，進(jìn)一步增強(qiáng)屏蔽效果。

原理圖與布局

評估板提供了詳細(xì)的原理圖和布局圖。在布局方面，中間的隔離屏障寬度為 4 mm，各層均有設(shè)置，且該區(qū)域內(nèi)無走線、焊盤或過孔，以保證隔離效果。

評估板特性

1. 信號測量支持：支持使用高速探頭測量所有電源、輸入和輸出信號，但相應(yīng)的連接器需單獨(dú)組裝。
2. SMA 連接器支持：支持邊緣安裝的同軸（SMA）連接器，同樣，SMA 連接器也需單獨(dú)組裝。
3. 引腳易訪問性：輸入和輸出引腳易于訪問，方便連接額外的濾波器、負(fù)載以及上拉和下拉電阻等組件，不過這些組件也需單獨(dú)組裝。

功能描述

連接方式

電源連接

評估板提供兩個電源連接（VDD1 和 VDD2），分別為數(shù)字隔離器的兩側(cè)提供電源。每個電源連接都有邊緣安裝的 SMA 連接器和端子塊可供選擇，使用 SMA 連接器時需組裝相應(yīng)的跳線。同時，為了測量電源信號，還設(shè)計(jì)了用于高速探頭連接的排針。此外，在數(shù)字隔離器的每一側(cè)都設(shè)計(jì)了三個旁路電容，以減少電源線上的噪聲。

信號連接

每個通道有兩個輸入和兩個輸出連接，根據(jù)組裝的產(chǎn)品變體不同，輸入和輸出連接的配置也有所不同。以 2 + 0 數(shù)字隔離器 ISOFACE? 2DIB0410F 為例，每個輸入和輸出都有邊緣安裝的 SMA 連接器和端子塊，使用 SMA 連接器時需組裝相應(yīng)的跳線，端子塊也可用于連接高速探頭進(jìn)行監(jiān)測。對于 1 + 1 數(shù)字隔離器 ISOFACE? 2DIB1410F，也有相應(yīng)的信號連接配置示例。

配置選項(xiàng)

為了方便評估，每個數(shù)據(jù)通道（A 和 B）的輸入和輸出連接都可以單獨(dú)配置，包括阻抗匹配、負(fù)載和上拉/下拉電阻等。每個數(shù)據(jù)通道在輸入和輸出側(cè)都有三個下拉電阻和一個上拉電阻，結(jié)合 SMA 連接器的跳線，可對每個輸入和輸出進(jìn)行單獨(dú)的阻抗匹配。此外，還可以為每個輸入數(shù)據(jù)通道組裝輸入濾波電容，為每個輸出數(shù)據(jù)通道組裝輸出負(fù)載電容。

操作與典型波形

評估板通常使用兩個隔離的直流電源進(jìn)行操作。文檔中給出了典型的操作配置圖以及在 200 kHz 和 1 MHz PWM 下測量的輸入和輸出波形示例，方便工程師觀察和分析信號傳輸情況。

高壓能力

該評估板設(shè)計(jì)符合 3000 VRMS 基本隔離規(guī)范，不建議進(jìn)行超過 3000 VRMS 的高壓測試。同時，需要注意的是，該評估板并非用于評估任何高壓安全功能，否則可能導(dǎo)致人身傷害、死亡或財(cái)產(chǎn)損失。

物料清單

文檔提供了評估板的詳細(xì)物料清單，包括電容、電阻、數(shù)字隔離器、連接器等組件的數(shù)量、型號、制造商等信息，方便工程師進(jìn)行采購和組裝。

英飛凌的 ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器及其評估板為工程師在高壓應(yīng)用設(shè)計(jì)中提供了強(qiáng)大的工具和可靠的解決方案。通過對評估板的使用和對產(chǎn)品性能的評估，工程師可以更好地選擇適合自己應(yīng)用的隔離器產(chǎn)品。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，你是否遇到過類似隔離器應(yīng)用的難題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。