ISO124：高精度隔離放大器的卓越之選

在電子工程師的日常設計工作中，隔離放大器是一個至關重要的組件，它能夠有效隔離不同電路之間的電氣連接，確保信號傳輸的準確性和穩定性。今天，我們就來深入探討一款優秀的隔離放大器——ISO124。

文件下載：iso124.pdf

產品特性亮點多

ISO124具備一系列令人矚目的特性，使其在眾多隔離放大器中脫穎而出。

• 高耐壓與可靠性：它經過100%高壓擊穿測試，額定電壓為1500Vrms，能承受較高的電壓，確保在高壓環境下穩定工作。同時，隔離模式抑制比（IMR）在60Hz時高達140dB，能有效抑制干擾信號，保證信號的純凈度。
• 高精度輸出：最大非線性度僅為0.010%，能精確地將輸入信號轉換為輸出信號，減少信號失真。支持±10V的雙極性輸出，可滿足多種應用場景的需求。
• 多種封裝形式：提供PDIP - 16和SOIC - 28兩種封裝，方便工程師根據實際設計需求進行選擇。
• 使用便捷：采用固定單位增益配置，無需外部組件即可工作，大大簡化了設計過程。
• 寬電源范圍：電源范圍為±4.5V至±18V，能適應不同的電源環境，增強了產品的通用性。

廣泛的應用領域

ISO124的應用場景十分廣泛，涵蓋了工業、電力、數據采集等多個領域。

• 工業過程控制：可作為傳感器隔離器，用于熱電偶、熱電阻（RTD）、壓力電橋和流量計等設備的信號隔離，同時也能實現4 - 20mA環路隔離，確保工業生產過程中的信號準確傳輸。
• 消除接地環路：能有效消除接地環路帶來的干擾，提高系統的穩定性和可靠性。
• 電機與SCR控制：在電機和可控硅（SCR）控制中，為控制信號提供隔離，避免干擾，保證控制的精確性。
• 電力監測：用于電力系統的監測，確保電力數據的準確采集和傳輸。
• PC數據采集：在基于PC的數據采集系統中，作為信號隔離放大器，提高采集數據的精度。
• 測試設備：為測試設備提供高精度的信號隔離，保證測試結果的準確性。

獨特的工作原理

ISO124采用了一種新穎的占空比調制 - 解調技術，信號通過2pF的差分電容屏障進行數字傳輸。這種數字調制方式使得屏障特性不會影響信號的完整性，從而具有出色的可靠性和良好的高頻瞬態抗干擾能力。屏障電容嵌入在封裝的塑料體內，進一步提高了產品的穩定性。

詳細的參數規格

絕對最大額定值

在使用ISO124時，需要注意其絕對最大額定值，如電源電壓為±18V，模擬輸入電壓為±100V，連續隔離電壓為1500Vrms等。超過這些額定值可能會對設備造成永久性損壞。

ESD 額定值

該產品的人體模型（HBM）靜電放電額定值為±1000V，帶電設備模型（CDM）為±500V。在操作過程中，需要采取適當的靜電防護措施，以避免靜電對設備造成損壞。

推薦工作條件

推薦的工作條件包括高、低側模擬電源電壓為±4.5V至±18V，模擬輸入電壓為±10V，工作溫度范圍為 - 25°C至85°C。在這些條件下使用，能確保設備的性能和穩定性。

電氣特性

ISO124在電氣特性方面表現出色，如額定隔離電壓為1500Vac，隔離模式抑制比為140dB，增益誤差最大為±0.50%FSR，非線性度最大為±0.010%FSR等。這些參數保證了產品的高精度和可靠性。

應用注意事項

載波頻率影響

當輸入信號頻率高于250kHz時，ISO124會產生混疊效應，輸出信號會出現頻率低于250kHz的分量。在設計時，需要考慮輸入信號的頻率范圍，避免混疊效應的影響。

隔離模式電壓誤差

隔離模式電壓（IMV）可能會在輸出端產生誤差，特別是當IMV頻率超過250kHz時，輸出會出現雜散信號。在實際應用中，需要根據IMV的大小和頻率，結合IMR和放大器的響應特性，預測并計算總誤差。

高IMV dV/dt誤差

當IMV的dV/dt超過1000V/μs時，可能會導致檢測放大器誤觸發，輸出出現雜散誤差。降低電源電壓可以減小dV/dt，提高產品的穩定性。

高壓測試

TI采用了符合德國VDE0884光耦合器標準的局部放電測試標準，確保產品在高壓環境下的可靠性。這種測試方法能夠檢測出產品在高壓下的微小電流脈沖，保證產品在瞬態過電壓下不會損壞。

典型應用案例

輸出濾波器設計

ISO124的輸出可能會存在一定的解調紋波，通過添加一個簡單的濾波器，可以在不降低信號帶寬的情況下消除輸出紋波。具體做法是將ISO124與一個50kHz、Q = 1的兩極低通濾波器級聯，使整體信號響應變為三極巴特沃斯響應，從而實現最大平坦的50kHz幅度響應，將輸出紋波降低到噪聲水平以下。

電池監測

在電池監測應用中，可以利用ISO124監測600V電池組的電池電壓，將電池作為隔離電壓的電源，實現對電池電壓的精確監測。

可編程增益放大器

與可編程增益放大器（如PGA102）配合使用，ISO124可以實現可變增益配置，滿足不同應用場景對增益的需求。

熱電偶放大器

在熱電偶溫度測量中，ISO124可以與INA114或INA128等器件配合使用，實現隔離溫度測量，同時消除接地環路，進行冷端補償和過流保護。

隔離4 - 20mA儀表環路

在4 - 20mA環路的隔離溫度測量中，ISO124與XTR101和RCV420等器件配合使用，為用戶提供隔離的0 - 5V溫度測量信號。

單電源操作

通過使用5.1V齊納二極管，可以從隔離放大器高壓側的單電源為ISO124生成負電源，實現單電源操作。輸入測量范圍取決于所施加的電壓。

輸入側供電和三端口隔離

利用隔離DC - DC轉換器，可以從高壓側為ISO124的用戶側供電，實現輸入側供電。同時，通過使用兩個隔離DC - DC轉換器，可以為ISO124的用戶側和高壓側提供隔離電源，實現三端口隔離。

電源和布局建議

電源連接

每個電源引腳應使用1μF的鉭電容進行旁路，并且盡量靠近放大器放置，以減少電源噪聲。為了減少直流 - 直流轉換器的饋通噪聲，可以在電源上使用π濾波器。ISO124的輸出有20mV的500kHz紋波，可以使用一個簡單的兩極低通濾波器和低成本運算放大器將其去除。

布局準則

為了保持設備的隔離屏障，高側接地（引腳16或28）和低側接地（引腳8或14）之間的距離應盡可能大，設備下方的整個區域應避免有任何導電材料。

總結

ISO124以其卓越的性能、廣泛的應用領域和便捷的使用方式，成為電子工程師在隔離放大器設計中的理想選擇。在實際應用中，我們需要充分了解其特性和參數，結合具體的應用場景，合理進行設計和布局，以發揮其最大的優勢。你在使用隔離放大器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。