【视频】TI 数字隔离器评估套件ISOW7741DFMEVM评测

 Hello大家好！欢迎观看贸泽电子测评视频。今天为大家带来一款由贸泽电子提供的数字隔离器评估板ISOW7741DFMEVM。相信电子行业的朋友对隔离器都很熟悉，它经常做为保护型的器件出现在电路板中。它主要解决如下三个问题：1）提供高压下的安全性；
2）在两个电压差较大的子系统中保护通信安全；
3）防止电气噪声破坏敏感信号。在2000年以前，光耦合器是唯一的隔离器件。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入，输出的电信号有良好的隔离作用。我们先来看一下光耦隔离器的工作原理，其结构如下图1：

图1（图源：视频）

光耦合器一般分为三个部分，光的发射，光的接收，信号放大。如上图1所示，左侧部分即为光的发射部分，输入的电信号驱动发光二极管，使其发出一定波长的光。被上图右侧部分的光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，这就完成了电-光-电的转换，因为输入和输出的电信号无直接连接，从而起到了隔离的作用。光耦合器有价格低的优点，但也有明显的缺点，受限于LED的开启和关闭速度，其数据传输速率一般也较低，不超过25Mbps，同时还有功耗高，易老化的缺点。这些缺点限制了其在低功耗，高性能，高可靠性场合的应用。于是2000年左右，诞生出了一种全新的数字隔离器件。这种新的数字隔离器件，有两种，一种是基于CMOS工艺的电容耦合隔离器，一种是基于CMOS工艺的电磁耦合隔离器。我们先看电磁耦合，它由初级电路，片上变压器，次级电路组成。利用电-磁-电的原理实现信息的隔离传递。电容耦合隔离器由初级电路，片上电容，次级电路组成。利用电容的“通交流，隔直流”特性，实现信号的隔离传输。今天为大家介绍的就是一款使用电容耦合原理制作的数字隔离器，由TI公司设计的ISOW7741。

 1  器件介绍

ISOW77XX系列是具有低辐射集成式高效电源转换器的电隔离四通道数字隔离器。集成式直流/直流转换器提供高达550mW的隔离式电源，无需在空间受限的隔离设计中使用单独的隔离式电源。

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 主要特性有：

• 100Mbps数据速率

• 低辐射，低噪声的集成式直流/直流转换器

• 辐射经过优化，符合CISPR 32和EN 55032 B类标准，在2层电路板上的裕度>5dB

• 具有高效的输出功率

• 最大负载时的效率：46%

• 高达0.55W的输出功率

• VISOOUT精度为5%

• 5V至5V：最大可用负载电流=110mA

• 5V至3.3V：最大可用负载电流=140mA

• 3.3V至3.3V：最大可用负载电流=60mA

• 用于通道隔离器和电源转换器的独立电源

• 逻辑电源（VIO）：1.71V至5.5V

• 电源转换器电源（VDD）：3V至5.5V

• 优异的电磁兼容性（EMC）

• 系统级ESD、EFT和浪涌抗扰性

• 在整个隔离栅具有±8kV IEC 61000-4-2接触放电保护

• 增强型和基础型隔离选项
• 高CMTI：100kV/µs（典型值）
• 安全相关认证：
• 符合DIN VDE V 0884-11:2017-01标准的VDE

• 增强型和基础型绝缘

• UL 1577组件认证计划

• IEC 62368-1、IEC 61010-1、IEC 60601-1和GB4943.1-2011认证

• ISOW774xB器件已列入计划

• 扩展温度范围：–40°C至+125°C

    2  评估板介绍芯片引脚功能介绍(ISOW7741)：芯片简化原理图，如图2：

图2：ISOW7741简化原理图（图源：视频）  芯片采用20脚SOIC封装，我们将其20个引脚分为三类，分别介绍。第一类电源类引脚如下图3所示：图3（图源：视频）  第二类是配置引脚，如图4所示：  图4（图源：视频）

 

第三类是隔离通道，如图5所示：

图5（图源：视频）
 下边来看看该评估板。开发板被ISOW7741隔离为了两个部分，左侧提供了两路LDO，LDO1的输出接芯片的VDD，LDO2接芯片的Vio，该LDO支持可调输出，通过R2、R5、R7、R10贴片情况可使输出为5V、3.3V、2.5V或1.8V。如果要使能单电源供电，只需要把R1的位置焊接0欧电阻即可。另外U3芯片是一颗频率可调的晶振芯片，将R23贴入0欧电阻，可将该晶振的输出引入到INA通道，如果将R13、R14、R16都贴片，则该晶振的输出会引入到ISOW7741的所有输出通道中，从而实现快速测试的目的。如果仅贴片R24，则该晶振的输出为2.5MHz，如果将R24、R25同时贴片，则其输出频率为10MHz。贴片R26则使能DC-DC输出功能，贴片R42则禁用DC-DC输出。贴片R40会让VISOOUT电压为5V，贴片R41会让VSIOOUT的电压为3.3V。  

 

 3  开发板体验方案一、我们按下图6，将波形发生器和示波器连接到开发板上。

图6（图源：视频）  为使能单电源供电，我们将一个0欧的电阻焊接到R1的位置上。使用单12V电源供电。打开波形发生器，输出一个方波，频率为2Mhz。打开示波器观察波形失真情况。方案二：直接使用板载的晶振做ISOW7741的输入。外接一个示波器即可。 4  开发板应用方向介绍  

该芯片的主要应用方向有：

1、工厂自动化2、电机控制3、网络基础设施4、医疗设备

5、测试和测量设备

 

 

 5  小结

该开发板的设计非常用心，为所有信号都提供了测试点，使连接测试设备非常方便。

同时通过预留的多组电阻，来实现不同的功能参数配置，非常方便。

另外，该开发板上还提供了可调输出频率的晶振，也很大程度上降低了使用的门槛。

 

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