ADI如何测量基于变压器的i耦合器数字隔离器的CMTI

共模瞬变抗扰度（CMTI）是与隔离器相关的三个关键特性之一，例如i耦合器数字隔离器和光耦合器。其他关键特性是隔离额定值和工作电压。本文讨论ADI如何测量基于变压器的i耦合器数字隔离器的CMTI，并展示与基于电容的竞争数字隔离器的比较。

CMTI很重要，因为高压摆率（高频）瞬变会破坏跨越隔离栅的数据传输。了解和测量对这些瞬变的敏感性至关重要。栅两端（即隔离接地层之间）的电容为这些快速瞬变提供了穿过隔离栅并破坏输出波形的路径。

图（1）显示了对4通道数字隔离器执行CMTI测试的典型设置。在CMTI测试期间，在隔离接地层上施加脉冲瞬态，并监控器件的输出是否存在数据中断。这种瞬变的关键特性是其压摆率。在图1所示的情况下，瞬态脉冲施加到隔离栅左侧的地，而隔离栅右侧的DUT输出受到监控。CMTI测试针对正瞬变和负瞬变进行，并且也对DUT的输入同时连接高电平和低电平进行。

图 1：4通道数字隔离器的典型 CMTI 设置。

基于变压器的隔离与基于电容器的隔离

ADI公司的4通道数字隔离器ADuM1402采用基于变压器的隔离方法，使用片内空芯变压器提供隔离栅。初级线圈和次级线圈由厚厚的聚酰亚胺层隔开，可提供数千伏的隔离。通过电感耦合和变压器两个线圈之间不断变化的磁场，数据通过隔离栅传输。

基于变压器的隔离的替代方案采用电容器进行隔离和跨越隔离栅的数据传输。电容器板之间的介电材料充当电流隔离栅。与变压器外壳类似，电容耦合使用不断变化的电场跨越隔离栅传输信息。

在我们的测试中，我们已经证明，相对于CMTI，基于变压器的隔离比基于电容器的隔离具有固有的优势。如下表所示，变压器隔离对CMTI不太敏感。

 

测试	瞬态极性	输出状态	变压器通过电平	电容式通路电平	变压器故障等级	电容故障级别
厘米H	阳性	高	100 千伏/微秒	9 千伏/微秒	> 100 kV/μs	10 千伏/微秒
厘米L	阳性	低	100 千伏/微秒	100 千伏/微秒	> 100 kV/μs	> 100 kV/μs
厘米H	阴性	高	100 千伏/微秒	18 千伏/微秒	> 100 kV/μs	20 千伏/微秒
厘米L	阴性	低	100 千伏/微秒	100 千伏/微秒	> 100 kV/μs	> 100 kV/μs
（所有测试执行@ V巴特= V电子数据分析= 4.50V， +25C）

 

The CMH测试参数是在保持V的同时可以维持的最大共模电压转换率外> 0.8*V电子数据分析.厘米L是可在保持 V 的同时可以维持的最大共模电压压摆率外< 0.8V。

图2显示了10 kV/μs的正去向共模瞬变及其在输出状态为高电平（CMH).而图3显示ADuM1402不受高达100 kV/μs的正共模瞬变的影响。

正瞬变

图2：基于电容的隔离器CMH ~10 千伏/微秒

图3：ADuM1402，CMH ~100 千伏/微秒， V办公电， V实况转播.

与正走向瞬变的情况一样，图4表明，当输出状态为高电平（CMH).但是，图5显示ADuM1402不受高达100 kV/μs的负共模瞬变的影响。iCoupler 数据手册通常规定保证的 CMTI 电平远低于 100 kV/μs，通常保证至少为 25 kV/μs;但是，这是为了确保在所有过程和操作条件下的额定值。

负瞬变

图4：基于电容的隔离器CMH ~20 千伏/微秒

图5：ADuM1402，CMH ~100 千伏/微秒， V办公电， V实况转播.

结论

根据上述测量结果可以看出，基于电容的数字隔离器在输出状态为高电平（CMH).但是，在输出状态为低（CML），基于电容的数字隔离器可以提供与基于电感的数字隔离器相当的CMTI。电感耦合的优点是它为噪声提供高共模阻抗，为信号提供低差分阻抗。然而，与基于变压器的隔离器不同，基于电容器的隔离器中没有差分信号，噪声和信号共享相同的传输路径。因此，这要求信号频率远高于预期的噪声频率，以便势垒电容对信号呈现低阻抗，对噪声呈现高阻抗。

审核编辑：郭婷