許多應(yīng)用需要在各種傳感器和中央控制器之間進行通信以進行處理和分析。為了保持用戶界面的安全要求并防止瞬變從各種來源耦合，幾乎總是需要電流隔離。這些系統(tǒng)的示例是需要在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運行的精密機械臂，或者需要在除顫期間運行的弧焊機或病人監(jiān)護儀。其他相關(guān)應(yīng)用包括電機和電源控制、儀器儀表、工業(yè)自動化和醫(yī)療保健。

圖 1：電磁兼容性 (EMC) 的類型。

在歐盟銷售產(chǎn)品通常需要 CE 標志，在美國銷售產(chǎn)品需要 FCC 分類。要獲得這些認證，必須對系統(tǒng)執(zhí)行電磁兼容性 (EMC) 測試套件。 ?

把控制 EMC 看作是一個好鄰居——不要制造太多噪音，并且在鄰居制造噪音時要寬容。這可以在圖 1中看到，其中 EMC 分為抗擾度和輻射。發(fā)射可以進一步分為傳導發(fā)射和輻射發(fā)射。免疫有相同的兩個版本，加上瞬態(tài)免疫和容錯。

每個類別都有自己的系統(tǒng)標準，需要合規(guī)才能獲得 CE 標志或 FCC 分類，如圖2 所示。在工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)境中，傳導和輻射發(fā)射通常必須符合 EN55011、EN55022 或 FCC 第 15 部分。傳導抗擾度必須符合 IEC61000-4-6，輻射抗擾度必須符合 IEC61000-4-3。瞬變可分為三類：符合 IEC61000-4-2 標準的 ESD（靜電放電）、符合 IEC61000-4-4 標準的 EFT（電快速瞬變）和符合 IEC61000-4-5 標準的浪涌。

圖 2：EMC 類別和標準。

在設(shè)計系統(tǒng)后解決 EMC 問題可能是一項挑戰(zhàn)，因為您的設(shè)計越深入，可用的技術(shù)就越少。在項目開始時針對 EMC 進行設(shè)計對于最大限度地減少電路板迭代所花費的時間以及減少設(shè)計時間和項目成本至關(guān)重要。 ?

使用數(shù)字隔離器可以非常有效地應(yīng)對 EMC 瞬態(tài)威脅，因為電流隔離允許數(shù)據(jù)流動，同時阻止電流流動。同時，數(shù)字隔離器應(yīng)遵守睦鄰規(guī)則，不得引入噪聲擾亂其相鄰元件。可以使用跨越隔離柵的不同耦合元件來實現(xiàn)電流隔離。傳統(tǒng)上，使用光學方法，但這些已被證明是耗電的，并且由于發(fā)光源而具有有限的壽命。數(shù)字隔離器可以使用電感或電容耦合方法與絕緣材料（如聚酰亞胺和 SiO2）實現(xiàn)，并具有更長的使用壽命和更低的功耗。 ?

考慮大量可用數(shù)字隔離器中的兩個示例：Analog Devices 的 ADuM1xx 和 ADuM2xx。這些器件使用單片空芯變壓器技術(shù)在隔離柵上實現(xiàn)電感耦合，并已被證明對大瞬態(tài)威脅具有魯棒性。這些設(shè)備的許多版本包括具有一到五個通道和雙向通道的設(shè)備。

這些器件可以通過所需的輻射發(fā)射標準，同時以 DC 至 150 MHz 的速率運行，并且具有低至 10 ns 的傳播延遲。它們提供高達 16 kVpk 的浪涌瞬變抗擾度和 100 kV/μs 的共模瞬變抗擾度。電源電壓范圍為 1.7 至 5.5 V。靜態(tài)電源電流低至 2.2 mA，總動態(tài)電流為 0.03 mA/Mbits/s。封裝小至 8 引腳 SOIC，價格低至 0.88 美元/1,000 片。

審核編輯 黃昊宇