什么是光耦"para" label-module="para">
光耦合技術是在透明絕緣隔離層(例如:空氣間隙)上的光傳輸,以達到隔離目的。光耦合器一般由三部分組成:光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極管(LED),使之發出一定波長的光,被光探測器接收而產生光電流,再經過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉換,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。
光耦合技術的主要優點是,光具有對外部電子或磁場內在的抗擾性,而且,光耦合技術允許使用恒定信息傳輸。光耦合器的不足之處主要體現在速度限制、功耗以及LED老化上。
什么是變壓器隔離"para" label-module="para">
變壓器隔離使用變壓器線圈來使傳輸信息通過隔離勢壘,隔離前端的電流變化通過線圈引起隔離另一側的電流變化. AC信號(例如以太網)的隔離非常適合于變壓器耦合.變壓器隔離的優點是速度高,而且可以給隔離端供電.然而,變壓器的體積比較大。.
磁耦技術(參看下面)是一種芯片級變壓器隔離技術。
什么是電容隔離"para" label-module="para">
電容隔離使用電容器耦合數據信號通過隔離勢壘.這種方式的功耗比較低,但在共模抑制方面卻有很大的不足。
磁耦隔離技術
icoupler磁耦數字隔離器就是在上述背景下,由美國模擬器件公司ADI(Analog Devices Ins)設計開
發的一款適合高壓環境的隔離電路。Icoupler技術是ADI公司的一項專利隔離技術,它是一種基于芯片尺
寸的變壓器,而非傳統的基于光電耦合器所采用的發光二極管(LED)與光敏三極管結合,因采用了高速
的iCOMS工藝,因此在功耗、體積、集成度、速度等各方面都優于光耦。同時能滿足醫用設備高電壓工業
應用、電源以及其它高隔離度環境的嚴格隔離要求,非常適合在各種工業上的應用,包括數據通信、數
據轉換器接口、各種總線隔離以及其它多通道隔離應用。
1、速度高:最高150Mbps;
2、功耗低:工作時的功耗僅為傳統光耦產品的1/10;
3、瞬態抑制能力更強:25KV/US
4、體積更小:一個芯片上最多四個通道
5、應用方便:同一芯片內提供正向和反向通信通道,而且不用任何外圍分立元件。
6、可靠性高,壽命長:省去傳統光電轉換部分,壽命與其它CMOS器件相同
傳統的隔離方式有哪些"para" label-module="para">
這里有三種通常的隔離技術:
? 光電隔離
? 變壓器隔離
? 電容隔離
在體積、成本、性能等各方面都有優缺點,傳統的隔離方式是光電隔離:
一、什么是隔離?為什么要隔離?以及隔離會用在什么場合?
一般在兩種情況下會采用隔離技術:
第一種情況是:在有可能存在損壞設備或危害人員的潛在電流浪涌時。如醫療上的應用、電機控制、總線隔離等方面。
第二種情況是:必須避免存在不同地位和分裂的接地回路的互連。
兩種情況都是采用隔離來避免電流流過,而允許兩點之間有數據或功率傳送。
。
隔離應用在什么地方?
隔離普遍應用于包含高壓、高速或高精度的通信、長距離通信的場合。常見的應用有:
? 工業輸入/輸出系統
? 接口方面
? 電源
? 電機控制
? 儀器儀表
我們能在一個很廣泛的市場領域中發現這些應用,包括:
? 醫學設備
? 通信網絡
? 等離子顯示器
? 混合動力汽車設備
隔離涉及的參數是什么?
衡量絕緣器的隔離特性的參數有很多,包括:
? 隔離等級
? 額定工作電壓
? 瞬間抑制性(共模抑制)
什么是隔離等級(隔離電壓)?
絕緣體的隔離等級(也叫做隔離電壓)是一個短時間內系統抗共模電壓能力的量度。通常根據60Hz RMS來衡量,是器件在一分鐘內承受輸入與終端輸出之間高壓的能力。一般的隔離設備的隔離電壓是2.5KV RMS。有的設備的這個參數會達到3.75KV RMS或者更高。隔離電壓不能衡量器件長時間承受安全電壓的能力,那是工作電壓或額定電源電壓來描述的。
什么是額定工作電壓?
額定工作電壓定義了穩定工作狀態下器件能夠承受的一個長時間持續的最大電壓。一般是從100到600V RMS。
什么是瞬態共模抑制能力?
一個隔離器的瞬態共模抑制能力衡量了當維持正確的信號傳輸的時候輸入和輸出部分之間的瞬態共模影響。很多隔離器件對此參數沒有相應規定,有規定的范圍也是從5---25KV/μs。
隔離器件的其它重要工作參數?
理想的隔離器不需要消耗功率,傳輸信號沒有誤碼,而且可以輸入任何信號。因此其它重要工作參數包括:
? 工作電流,輸入信號電流,和輸入驅動電流。
? 延遲時間
? 脈寬失真:即信號的輸出脈沖寬度與輸入信號脈沖寬度的差值
? 傳輸速度:可以支持的最大信號數據傳輸速度
? 工作電壓范圍:電源的工作電壓范圍
? 工作溫度:器件工作的溫度范圍
以上的工作參數究竟哪個更重要,這要根據用戶的實際應用情況而定,往往有時在這個系統中重要的參數而在另一個系統中并不重要。
還有其它的相對比較重要的工作參數就是隨工作溫度變化,器件的功率變化情況,輸入信號的噪音,還有直流輸入情況或在掉電情況下的輸出狀態等。
1.光電隔離電路的作用是在電隔離的情況下,以光為煤介傳送信號,對輸入和輸出電路可以進行隔離.因而能有效地抑制系統噪聲,消除接地回路的干擾,有響應速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處,使其在強-弱電接口...
簡單的說,光耦隔離電路使被隔離的兩部分電路之間沒有電的直接連接,主要是防止因有電的連接而引起的干擾,特別是低壓的控制電路與外部高壓電路之間。“光耦隔離能使輸入單片機的信號由電壓改變為TTL電平信號嗎”...
可以輸入加個穩壓就行了
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對于電機拖動系統,設計者一般讓電機工作在額定工況以下,即使長時間連續工作,電機也不會被燒壞。再加上市場上有許多成熟的過流繼電器、熱繼電器,對于偶然因機械故障造成的過載現象能有效的予以保護。 缺相(指缺一相)是電動機燒壞的主要原因,據統計濟南西機務段1993年燒壞的電機中,缺相造成的占總燒壞電機的85%。電機在缺相情況下
與傳統光耦相比,基于磁隔離技術的磁耦具有諸多優勢:
磁耦消除了與光耦合器相關的不確定的電流傳送比率、非線性傳送特性以及隨時間漂移和隨溫度漂移問題;磁耦均帶有25KV/us的瞬態共模抑制能力,且能夠在電壓差峰值560V的環境下正常工作。磁耦器件可提供5000Vrms/min及6000V/10sec的電壓隔離保護,多種型號的磁耦帶有±15KV的ESD保護。
采用芯片級變壓器技術傳輸信號,消除光耦傳輸時的器件損耗。器件內部基本不存在損耗,
正常工作條件下至少達到50年工作壽命。
磁耦能夠在低功耗的條件下實現150Mbps的高速數據隔離,光耦鮮有如此高的傳輸速率,實現同樣高的傳輸速度,磁耦比光耦有著更高的性價比。磁耦芯片內部含有施密特電路,能夠對輸入輸出的電路濾波整形,因此可直接與各種高速控制芯片直接連接,如:DSP、ARM、PLC等。
磁耦基于芯片級變壓器傳輸原理,信號傳輸時幾乎不存在能量損耗,因此能以極低的功耗實現高度的數據隔離。相同速率下,其功耗僅為光耦的1/10~1/6。
磁隔離技術是通過采用晶圓級工藝直接在片上制作直徑約500um的變壓器來實現的。利用此平面變壓器的獨特特征以及一些創新的電路設計,磁隔離產品可以在不影響性能的前提下,在一個封裝內集成許多不同的特性與功能。磁耦采用的標準封裝:SOIC-8、SOIC_W-16及SOIC_W-20等。
磁耦的小體積及多種通道配置,是電路設計更加簡潔,應用更加靈活。集成的多種接口收發器使得接口隔離電路集成度更高,線路連接大大減少。
磁耦工作原理
磁耦基于磁隔離技術,使用傳送到給定變壓器初級端的1 ns脈沖對輸入邏輯跳變進行編碼。這些脈沖從變壓器初級線圈耦合到次級線圈,并且由次級端電路檢測。然后,該電路在輸出端重新恢復成輸入數字信號。此外,輸入端還包含一個刷新電路,保證即使在沒有輸入跳變的情況下輸出狀態也與輸入狀態保持匹配。在加電情況下以及低速率波形輸入或長時間恒定直流輸入情況下,這一性能很重要。
由于磁耦的目的是將輸入和輸出信號隔離開來,所以變壓器初級端電路與變壓器次級端電路必須在隔離的芯片上。變壓器本身可以放置在任意芯片上,也可以放在第三個芯片上。
磁耦的一個顯著特點是能夠將發送和接收通道集成在同一個封裝中。由于iCoupler磁隔離變壓器本身是雙向的,所以只要將合適的電路放置在變壓器的任意一邊,信號就可以按照任意方向通過。按照這種工作方式,我們可采用多種收發通道配置來提供多通道隔離器。
磁耦的另一個新特點是:用于隔離數據信號的變壓器線圈還可用作為隔離DC/DC轉換器的變壓器。這樣就允許將數據隔離和電源隔離兩種功能都集成在一個封裝內,正如采用isoPower?技術的 ADuM540x系列iCoupler磁耦隔離器。
目前磁耦已大量應用于電力自動化、工業測量、樓宇控制、煤礦安全、安防消防、智能交通、流量計、運動控制、電機控制、汽車車體通訊、儀器儀表、航天航空等產品及領域;在鐵路、衛星接收、醫療等領域的應用正逐步擴大,已經形成了在數字隔離方面全面取代光耦的趨勢。