四通道双向数字隔离器ADuM2401原理及应用
数字隔离器工作原理及应用实例
数字隔离器工作原理及应用实例作者：徐华来源：《电脑知识与技术·学术交流》2008年第22期摘要：讨论了隔离技术的发展，分析了数字隔离器的工作原理，给出了数字隔离器的应用实例。
关键词：隔离；数字隔离器；高频通道；低频通道；传感器；接口中图分类号：TN305文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)22-772-02The Working Principle and Applications of the Digital IsolatorXU Hua(Xiamen Kerun Electronic Technology Co.Ltd, Xiamen 361006, China)Abstract: Discuss the development of isolation technology, analysis the working principle of the digital isolator, and also give the applications of digital isolators.Key words: isolation; digital isolators; high-frequency channel; low-frequency channel; sensor; interface1 引言进行隔离是防止电流在两个通讯点之间流动的一种方法。
一般在两种情况下采用隔离：第一种情况是，在有可能存在损坏设备或危害人员的潜在的电流浪涌时。
第二种情况是必须避免存在不同地电位和分裂的接地回路的互连。
两种情形都是采用隔离来避免电流流过，而允许两点之间有数据或功率传送。
隔离应用涉及高电压、高速/高精度通信、或者长距离通信。
普通的例子如工业I/O系统、传感器接口、电源/调节杆，发动机控制/驱动系统以及仪器仪表。
2 早期的隔离技术早期的设计除使用变压器之外，还使用各种模拟隔离放大器，将工厂地面的传感器电路与控制室内的信号处理系统进行隔离。
数字隔离器原理
数字隔离器原理
数字隔离器是一种用于隔离数字信号的设备，其原理是利用光电隔离或磁电隔离技术实现信号的隔离传输。
在数字隔离器中，输入端和输出端通过光电隔离器或磁电隔离器进行隔离。
例如，光电隔离器将输入信号转换为光信号，再经过光传输介质传输到输出端，最后再通过光电转换器将光信号转换为输出信号。
这样，输入信号和输出信号之间就可以实现电气隔离，避免了信号传输过程中的电气干扰和噪声的影响。
数字隔离器的隔离传输能力取决于光电隔离器或磁电隔离器的性能。
光电隔离器通常使用光电耦合器来实现输入端和输出端之间的电光转换，而磁电隔离器则通过磁电传感器和磁电隔离器来实现。
数字隔离器具有广泛的应用，特别是在工业控制系统中。
它可以将控制信号隔离开来，以确保输入干扰或噪声不会传导到输出端，从而提高整个系统的稳定性和可靠性。
此外，数字隔离器还可以用于地线隔离、信号转换和电位隔离等场景。
总之，数字隔离器利用光电隔离或磁电隔离技术实现输入信号与输出信号之间的电气隔离，从而保证信号传输的稳定性和可靠性。
4路光耦隔离 继电器 开发板
4路光耦隔离继电器开发板4路光耦隔离继电器开发板是一种能够实现信号转换与电力控制相互隔离的设备，具有多种应用场景。
本文将从以下几个方面来介绍4路光耦隔离继电器开发板的原理、特点、应用等内容。
一、原理光耦隔离是指使用光电耦合元件将输入信号和输出信号隔离开来，通常采用的是光电耦合器将输入端和输出端通过一种特殊的光电转换形式相互隔离。
光耦隔离具有高电气绝缘性、高电气隔离性、电磁兼容性好等特点，可以实现信号的转换和电力的控制，提高系统的安全性和稳定性。
二、特点1.多路通道：4路光耦隔离继电器开发板具有4个独立的光耦隔离通道，可以同时处理4个信号输入和输出，提高了系统的并行处理能力。
2.高电气隔离：采用光耦隔离技术，输入端和输出端具有高电气绝缘性，能够有效隔离输入信号与输出信号，提高了系统的安全性和稳定性。
3.低功耗：光电耦合器在工作时消耗的功率很低，可以节约能源并降低系统运行成本。
4.反向保护：开发板内部设计有反向保护电路，可以有效避免因输入信号的反向电压对继电器造成的损坏。
5.各种控制方式：开发板可支持多种控制方式，例如电压控制、电流控制、继电器触发等，能够适应不同的应用需求。
三、应用1.工业控制领域：光耦隔离继电器开发板广泛应用于各类工业自动化设备中，如PLC控制系统、数控机床、电力设备等，可以实现输入输出信号的转换和电力的隔离控制。
2.医疗仪器领域：医疗设备对控制信号和电力信号的隔离要求严格，光耦隔离继电器开发板可以有效实现信号的隔离传输和电力的分离控制，提高了医疗设备的安全性和稳定性。
3.通信设备领域：在通信设备中，光耦隔离继电器开发板常用于信号调理和信号转换的过程中，可以提高信号的传输质量和稳定性，提高通信设备的性能。
4.家用电器领域：在家用电器中，光耦隔离继电器开发板主要用于电力控制和信号转换，例如电器控制面板、家庭智能控制系统等，能够控制家用电器的开关状态和时序。
综上所述，4路光耦隔离继电器开发板具有高电气隔离性、低功耗、反向保护和多种控制方式等特点，广泛应用于工业控制、医疗仪器、通信设备和家用电器等领域。
ADUM1400英文芯片资料
四、典型应用参数
VDD1=VDD2=5V，TA=25℃ 工作参数 工作电压 符号 VDD1 VDD2 静态工作电流 IDDI(Q) IDDO(Q) 0~2Mbps 时 1400 工作电流 Http:// IDD1 IDD2 Min 4.5 4.5 Typ 5.0 5.0 0.50 0.19 2.2 0.9 Max 5.5 5.5 0.53 0.21 2.8 1.4 单位 V V mA mA mA mA
ADuM1400/1/2
x 四通道数字隔离器——ADuM140 ADuM140x
一、功能介绍
ADuM1400/1/2 是 ADI（Analog device, inc）公司推出基于其专利 iCoupler 磁耦隔离技 术的通用型四通道数字隔离器。 iCoupler 磁隔离技术是 ADI 公司的一项专利隔离技术， 是一种基于芯片尺寸的变压器隔 离技术，它采用了高速 CMOS 工艺和芯片级的变压器技术。所以，在性能、功耗、体积等 各方面都有传统光电隔离器件（光耦）无法比拟的优势。由于磁隔离在设计上取消了光电耦 合器中影响效率的光电转换环节， 因此它的功耗仅为光电耦合器的 1/6--1/10， 具有比光电耦 合器更高的数据传输速率、 时序精度和瞬态共模抑制能力。 同时也消除了光电耦合中不稳定 的电流传输率，非线性传输，温度和使用寿命等方面的问题。 ADuM140x 隔 离 器 在 一 个 器 件 中 提 供 四 个 独 立 的 隔 离 通 道 。 两 端 工 作 电 压 为 2.7V~5.5V，支持低电压工作并能实现电平转换。另外， ADuM140x 具有很低的脉宽失真 （<2ns） 。与其他光电隔离的解决方案不同的是，ADuM140x 还具有直流校正功能，有一个 刷新电路保证即使不存在输入跳变的情况下输出状态也能与输入状态相匹配， 这对于上电状 态和具有低数据速率的输入波形或恒定的直流输入情况下是很重要的。 此外， ADuM1400W、ADuM1401W 和 ADuM1402W 型号符合车用等级，工作温度可 达 125℃。
数字隔离器原理及应用
数字隔离器原理及应用数字隔离器是一种电子器件，用于隔离两个电路之间的数字信号，以防止信号干扰和电气隔离问题。
它的原理是通过光电隔离器件或磁隔离器件将输入信号转换成光电信号或磁信号，再将其转换回数字信号输出，从而实现电气隔离。
数字隔离器在工业控制、通信系统、医疗设备等领域广泛应用。
数字隔离器的应用范围非常广泛，其中之一是在工业控制系统中。
工业控制系统中常常存在着不同电平信号之间的联系，如果直接连接可能会导致信号干扰或电气隔离问题。
数字隔离器可以有效地将这些信号隔离开来，保证系统的稳定性和可靠性。
另外，在通信系统中，数字隔离器也扮演着重要角色。
通信系统中存在着各种干扰信号，数字隔离器可以有效地将这些干扰信号隔离开来，保证通信质量。
此外，在医疗设备中，数字隔离器也被广泛应用，用于隔离患者和医疗设备之间的信号，保证医疗设备的安全性。
数字隔离器的原理非常简单，主要是通过光电隔离器件或磁隔离器件将输入信号转换成光电信号或磁信号，再将其转换回数字信号输出。
光电隔离器件通常由发光二极管和光敏二极管组成，当输入信号加入发光二极管时，发光二极管会发出光信号，光敏二极管接收到光信号后将其转换成电信号输出。
磁隔离器件则是通过磁场的作用来实现信号的转换。
这种原理可以有效地将输入信号与输出信号隔离开来，避免信号干扰和电气隔离问题。
总的来说，数字隔离器在现代电子领域中扮演着非常重要的角色，它可以有效地解决电路之间的信号干扰和电气隔离问题，保证系统的稳定性和可靠性。
同时，数字隔离器的应用范围非常广泛，涉及工业控制、通信系统、医疗设备等多个领域。
通过深入了解数字隔离器的原理和应用，可以更好地应用于实际工程中，提高系统的性能和可靠性。
四通道双向数字隔离器ADuM2401原理及应用
新型元件
四通道双向数字隔离器 ＡＤｕＭ２４０１ 原理及应用
各个通道之间高度匹配，相互严格 隔离，每个通道都有各自的接口电路和 双变压器，串扰很小。输入逻辑信号经编 码后通过芯片级变压器传送，输出方通 过探测感应电流，得到编码信息，经解码 后输出。
应用实例及注意事项
采集系统中，利用ＡＤｕＭ２４０１ 作为模 拟和数字电路的隔离器件，图 ４为用单片
图４ 机 ＡＴ８９Ｃ５１ 控制串行模数芯片 ＡＤＳ７８０９ 采样信号源的示意图。
由于采用变压器隔离方法，只有交
变信号才能通过线圈产生磁场变化引起 感应电流，对于无状态变换的直流信号， ｉＣｏｕｐｌｅｒ通过如图 ２ 所示的刷新电路来解
图２ 决这一问题。内部刷新电路提供周期为 １ μ ｓ的刷新脉冲，输入采样和输出刷新频 率达到 １ＭＨｚ 。附有直流信息的刷新脉冲 通过主方线圈时，引起副方线圈感应电 流，从而将直流信息传递到输出方。保证 了直流信号的隔离效果，实现输入、输出 的信号匹配。
ｉＣｏｕｐｌｅｒ技术原理
ｉＣｏｕｐｌｅ采ｒ 用的平面磁场技术是一种 全新的隔离技术，非常适合各种工业应 用，如数据通信、数据转换器接口以及其 它多通道隔离等，其结构如图 １ 所示。
图１
每个 ｉＣｏｕｐｌｅｒ通道由 ＣＭＯＳ接口电路 和两个芯片级的变压器两部分组成，为 简化起见，图中只画出了一个变压器。 ＣＭＯＳ接口包含输入输出电路，用于接收 和发送数字信号，与其它 ＣＭＯＳ器件电气 兼容。每个变压器都包含低阻抗的顶层 线圈和底层线圈，分别与发送方、接收方 电路相连，线圈之间用绝缘材料构成隔 离区。
双通道数字隔离芯片_解释说明
双通道数字隔离芯片解释说明1. 引言1.1 概述双通道数字隔离芯片是一种重要的电子元件，用于解决电路信号隔离和保护的问题。
它能够将输入信号和输出信号之间实现高度可靠的电气隔离，防止输入端的干扰信号传播到输出端，并保证数据的安全性。
这种芯片在现代电子设备中应用广泛，从工业自动化系统到医疗仪器等领域都有其身影。
1.2 文章结构本文将对双通道数字隔离芯片进行详细介绍和分析。
首先，在引言部分我们将给出该文章的结构，包括各个章节内容简介和组织框架。
接下来，第二节将对双通道数字隔离芯片的定义、原理和工作原理进行解释说明。
在第三节中，我们将重点讨论第一通道相关要点，包括数字隔离技术介绍、设计要求以及实现方式和性能评估。
然后在第四节，我们将深入探讨第二通道相关要点，同样包括技术介绍、设计要求以及实现方式和性能评估。
最后，在结论部分我们将总结主要观点，并提出未来研究方向。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于双通道数字隔离芯片的全面了解。
我们将对该芯片的原理、工作方式以及在不同应用领域中的重要性进行解释和阐述。
通过详细探讨第一通道和第二通道，读者将能够更好地理解双通道数字隔离芯片的设计要求和实现方式，并深入了解其性能评估方法。
最后，我们希望通过总结观点并提出未来研究方向，促进该领域的发展与创新。
2. 双通道数字隔离芯片2.1 定义和原理双通道数字隔离芯片是一种电子元件，用于在不同电路之间提供高度可靠的电气隔离。
它基于数字隔离技术，通过光耦合器、磁耦合器或者互感器等方式，将输入信号与输出信号之间实现完全的电气隔离。
该芯片的原理是利用特殊材料和工艺，在芯片内部划分出两个独立的电路区域，并以某种方式引入物理屏障。
这样可以避免因输入端与输出端直接相连而可能引发的干扰、噪声或者潜在的安全风险。
2.2 工作原理双通道数字隔离芯片通过将输入信号转换成光、磁或者电压等形式进行传输，并在输出端将其重新转换回原有形式，使得输入信号与输出信号之间无任何导电连接。
ADI 磁隔离芯片选型表
三通道数字隔离器
型号 通道 3/0 3/0 3/0 2/1 2/1 2/1 3/0 3/0
ADUM1300ARWZ ADUM1300BRWZ ADUM1300CRWZ ADUM1301ARWZ ADUM1301BRWZ ADUM1301CRWZ ADUM1300WSRWZ ADUM1300WTRWZ
单通道数字隔离器型号通道1010101010adum1100arzadum1100brzadum1100urzadum3100arzadum3100brz隔离电压传输速率工作电压工作温度vrmsmbpsv250025305540105250010030554010525001003055401252500253055401052500100305540105封装soic8soic8soic8soic8soic8千片批量价163186279171196双通道数字隔离器型号通道202020111111202020111111202020111120202011111120201111adum1200arzadum1200brzadum1200crzadum1201arzadum1201brzadum1201crzadum1200wsrzadum1200wtrzadum1200wurzadum1201wsrzadum1201wtrzadum1201wurzadum1210brzadum2200arwzadum2200brwzadum2201arwzadum2201brwzadum3200arzadum3200brzadum3200crzadum3201arzadum3201brzadum3201crzadum3210brzadum3210trzadum3211brzadum3211trz隔离电压传输速率工作电压工作温度千片批量价封装vrmsmbpsv25001275540105soic8122250010275540105soic8178250025275540105soic824725001275540105soic8122250010275540105soic8178250025275540105soic824725001305540125soic8215250010305540125soic8314250025305540125soic843525001305540125soic8215250010305540125soic8314250025305540125soic8435250010275540105soic817850001305540105sow16167500010305540105sow1623950001305540105sow16167500010305540105sow162392500127
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ＡＤｕＭ２４０１ 为ＳＯＩＣ封装的１６脚芯片， 如图 ３ 所示。包括隔离方 １ 的供电 ＶＤＤ１ 、
图３ ＧＮＤ１ ，隔离方 ２ 的供电 ＶＤＤ２、ＧＮＤ２ ， Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 的输入、输出脚，输出使能 脚 ＶＥ１ 和 ＶＥ２ 分别使能反向通道 Ｄ ，正 向通道 Ａ、Ｂ、Ｃ 的引脚输出。
新型元器件
四通华 胡宜华·
ＡＤｕＭ２４０１ 是美国模拟器件公司利 用其ｉＣｏｕｐｌｅ专ｒ 利技术设计的数字隔离器 件，具有四通道、双向隔离功能，最高支 持 ９０ Ｍｂｐｓ 的数据传输速率。它满足 ＵＬ１５７７标准规定的 ５．０ ｋＶ额定隔离电 压，并且与医用设备安全标准 Ｉ Ｅ Ｃ ６０６０１－１ 兼容。与当前普遍使用的光电耦 合器相比，其印制电路板面积缩小 ６０％， 每通道成本降低４０％，功耗降低９８ ％，具 有更高的瞬态共模抑制能力和数据传输 速度。
ｉＣｏｕｐｌｅｒ技术原理
ｉＣｏｕｐｌｅ采ｒ 用的平面磁场技术是一种 全新的隔离技术，非常适合各种工业应 用，如数据通信、数据转换器接口以及其 它多通道隔离等，其结构如图 １ 所示。
图１
每个 ｉＣｏｕｐｌｅｒ通道由 ＣＭＯＳ接口电路 和两个芯片级的变压器两部分组成，为 简化起见，图中只画出了一个变压器。 ＣＭＯＳ接口包含输入输出电路，用于接收 和发送数字信号，与其它 ＣＭＯＳ器件电气 兼容。每个变压器都包含低阻抗的顶层 线圈和底层线圈，分别与发送方、接收方 电路相连，线圈之间用绝缘材料构成隔 离区。
由于采用变压器隔离方法，只有交
变信号才能通过线圈产生磁场变化引起 感应电流，对于无状态变换的直流信号， ｉＣｏｕｐｌｅｒ通过如图 ２ 所示的刷新电路来解
图２ 决这一问题。内部刷新电路提供周期为 １ μ ｓ的刷新脉冲，输入采样和输出刷新频 率达到 １ＭＨｚ 。附有直流信息的刷新脉冲 通过主方线圈时，引起副方线圈感应电 流，从而将直流信息传递到输出方。保证 了直流信号的隔离效果，实现输入、输出 的信号匹配。
结束语
本文介绍了一种新型的磁场隔离技 术 ｉＣｏｕｐｌｅｒ及其产品 ＡＤｕＭ２４０１ 的应用。 该器件在实际应用中可以很好地替代传 统隔离器件，具有降低功耗、简化设计结 构、提高系统稳定性等优点。◆
· 36 · 电子世界 ２００５ 年 １２ 期
单片机和串行 ＡＤ 之间通讯包括 ３ 个 控制信号 ＳＣＬＫ、ＣＳ、Ｒ／Ｃ和 １个串行数据 输入 ＳＤＡＴＡ。由 Ｐ１口负责产生控制信号 和接收转换数据，对于单片机来讲，这 ４ 个信号中 ３ 个输出、１ 个输入，很好地利 用了 ＡＤｕＭ２４０１ 的正、反向通道，大大简 化了电路设计。ＡＤｕＭ２４０１ 的滤波电容 Ｃ１、Ｃ２ 均为 ０．１μ Ｆ，分别接数字、模拟 电源。
ｉＣｏｕｐｌｅｒ通过选择两个不同的变压 器，来区分信号变换是上升沿或是下降 沿，然后向选定的变压器发送窄脉冲，为 输入信号的状态变化编码。同时内部产 生激励脉冲，将编码信息送至变压器主 方（顶层线圈），使包含了编码信息的高 频激励脉冲在变压器副方（底层线圈）引 起电磁感应。这样输入信号的编码信息 就穿过隔离区到达输出方，经过输出电 路的高精度信号复现，实现了数字信号 的隔离传输。
ＡＤｕＭ２４０１ 使用简单，只需 ２ 个电容 滤波即可。如果使用光隔离技术，就需要 ４ 个光耦器件，还有相应的附属分立元 件，使得功耗大大增加、电路板面积扩 大、电路成本增加、稳定性下降。
由于使用磁场隔离技术，因此，在 ＰＣＢ布线时要特别注意电磁干扰。①注 意减小器件和系统地之间、器件内部隔 离区之间的寄生电容，以免降低器件隔 离效果。②两个隔离方的滤波电容应尽 量靠近引脚，电容值在 ０．０１～０．１μ Ｆ之 间，ＶＤＤ 、ＧＮＤ 到各自电容引脚的连线 总长度不超过 ２０ｍｍ ，以免产生大的寄生 电容。③隔离区两侧的电路设计要尽量 对称，以免造成隔离区耐压下降，器件击 穿。④保证隔离端的供电质量，减少电源 噪声、尖峰等对器件造成不良影响。
各个通道之间高度匹配，相互严格 隔离，每个通道都有各自的接口电路和 双变压器，串扰很小。输入逻辑信号经编 码后通过芯片级变压器传送，输出方通 过探测感应电流，得到编码信息，经解码 后输出。
应用实例及注意事项
采集系统中，利用ＡＤｕＭ２４０１ 作为模 拟和数字电路的隔离器件，图 ４为用单片
图４ 机 ＡＴ８９Ｃ５１ 控制串行模数芯片 ＡＤＳ７８０９ 采样信号源的示意图。