在現代電子系統中，數字隔離器的應用越來越廣泛，尤其是在需要高可靠性和安全性的場合。然而，為數字隔離器選擇合適的電源方案是確保其正常運行的重要環節。本文將詳細探討數字隔離器的電源要求及其解決方案，幫助工程師更好地理解和應用這一關鍵技術。

為什么需要隔離數字隔離器的電源？

數字隔離器的核心架構由兩個獨立的數字集成電路（IC）組成，位于分離式引線框上，并通過高壓隔離電介質屏障分隔開來。這種設計使得每個IC都需要單獨的電源和接地，初級側和次級側之間沒有任何物理連接。無論是基本隔離還是增強型隔離，這種要求都適用于所有數字隔離器以及帶有集成接口的隔離器件。因此，為了確保系統的穩定性和安全性，必須為數字隔離器提供獨立的電源。

數字隔離器的電源要求是什么？

在選擇適合數字隔離器的電源拓撲之前，首先需要明確電源的基本要求，包括輸入電壓范圍、輸出電壓、次級側所需的輸出功率和輸出軌的數量。與非隔離電源相比，隔離電源還需要考慮系統絕緣額定值、爬電距離和間隙距離、靜電放電以及電磁兼容性（EMC）等要求。這些參數通常由行業終端設備標準進行規定。

數字隔離器的輸入和輸出信號電壓通常取決于它們所施加的電源電壓，并且通常與次級側的電源電壓（VCC）直接相關。在最終確定電源輸入和輸出要求之前，建議仔細查閱數字隔離器的數據表中的電源要求。此外，優化數字隔離器以匹配接口元件的邏輯電平也是一個好主意。例如，如果為與微控制器連接的數字隔離器提供5V電壓，則應選擇在次級側也使用5V或接近5V邏輯電平的信號。

次級側電源可以用作隔離電源嗎？

在某些情況下，只要滿足隔離器邏輯電平的最低要求，系統中的兩個獨立電源軌可以分別用作初級側和次級側電源。這包括與輸入和輸出信號電平相匹配的電源電壓電平，每個電平均提供單獨的接地。雖然可以使用現有的次級側電源，但噪聲耦合和電源調節通常會成為問題。因此，設計者通常會選擇專門設計的隔離電源，以優化邏輯電平和系統噪聲性能。

隔離電源有哪些解決方案？

為數字隔離電路設計隔離電源時，有多種方案可供選擇。常見的隔離電源解決方案包括反激式、H橋電感器-電感器-電容器（LLC）、推挽式和集成式隔離數據及電源解決方案。

反激式：適用于需要多路輸出的小功率應用，具有較高的靈活性。

H橋電感器-電感器-電容器（LLC）：適用于高頻應用，能夠實現高效能轉換。

推挽式：適用于低至中等功率應用，結構簡單且易于實現。

集成式隔離數據和電源解決方案：如德州儀器帶電源的ISOW7741數字隔離器、帶電源的ISOW1412隔離式RS-485收發器或帶電源的ISOW1044控制器局域網收發器等。這些器件集成了直流/直流轉換器，旨在滿足國際無線電干擾特別委員會（CIPSR）32 B類限制，并且尺寸明顯小于分立式設計備選方案。如需ISOW7741、ISOW1412和ISOW1044產品規格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。

集成式隔離數據和電源解決方案不僅簡化了電路板設計，減少了變壓器和其他元件的安裝需求，還加快了產品的上市速度。盡管分立式解決方案可能在某些情況下提供更高的效率和更低的輻射發射，但集成式方案的優勢在于節省空間和簡化認證過程。

結論

總之，為數字隔離器選擇合適的電源方案是確保系統穩定性和可靠性的重要步驟。無論是采用分立式設計還是集成式解決方案，都需要根據具體應用的需求來做出最佳選擇。通過仔細分析電源要求并選擇適當的電源拓撲，工程師可以確保數字隔離器在其應用中發揮最佳性能，同時滿足系統的安全性和合規性要求。未來，隨著技術的進步，更多的創新解決方案將繼續推動這一領域的進步和發展。