增强型数字隔离器确保工业环境中的安全性

在自动化工厂等工业环境中，高压是景观的一部分。可编程逻辑控制器 （PLC）、电机驱动器、某些电源，甚至医疗设备和电动汽车 （EV） 都具有必须保护免受这些电压影响的电路。更关键的是，在这些环境中工作的人必须防止触电。数字隔离提供了实现这两点的方法，提供信号隔离和电平转换，以帮助确保正确的电路操作并使用户免受电击。

根据行业安全标准，工业设备需要在危险的高电压和操作员之间提供两级隔离或加强隔离。同时，工厂设备需要长时间运行而无需维护。选择正确的数字隔离技术是应对这些挑战的关键。

隔离IC在两个电源域之间提供完全的电流隔离，保护电路免受高共模瞬变和故障的影响，并消除接地环路。在许多应用中，数字隔离器正在取代光耦合器，因为它们可以降低功耗要求，占用更少的电路板空间，同时提供相同的隔离能力。

市场上的一些数字隔离器确实存在需要避免的缺点：高功耗、大量发热以及引入大传播延迟（限制系统可靠性和吞吐量）是危险信号之一。Maxim的5kV有效值增强型数字隔离器可避免这些缺点，为快速数字信号提供双绝缘屏障隔离。MAX22445四通道隔离器非常适合安全、高吞吐量、紧凑的工业自动化系统。其每通道电流消耗为 0.41mA，功耗为 0.74mW，1Mbps 电压为DD在 1.8V 电压下，功耗水平比竞争解决方案低 4 倍。其吞吐量是市场上其他隔离器的 2 倍。凭借 10.5ns 的最大传播延迟和 200Mbps 的最大数据速率，您可以实现快速准确的数据采集，并启用具有宽时序裕量的高速接口。

高电压保护

让我们仔细看看MAX22445如何缓解高压工业设备设计的挑战：

冗余以提高安全性：IC具有两个串联的隔离栅，以及两个芯片设计，每个芯片上有单独的隔离栅。如果封装内的一个芯片出现问题，另一个芯片仍可保护用户并保持隔离栅。此配置符合 VDE 和 UL 增强标准。

长期可靠性：硅中的低发热和低电子迁移可在恶劣、炎热的工作环境中实现稳定的性能

链路稳健性：该器件 200Mbps 的最大数据速率可提供快速动态性能，从而提高时序预算和链路稳健性

灵活性：对于转向更通用的工业设备设计的设计人员，MAX22445为广泛的应用提供了灵活性，并提供较宽的电源电压范围

作为示例应用，考虑MAX22445如何支持智能电表应用，如图2框图所示。以下是对智能电表很重要的标准，以及MAX22445为支持这些标准而提供的规格：

增强隔离，实现稳健运行

最大 VIOWM= 1500V有效值

最大 V国际化学品管理办公室= 10kV有效值

5kV 隔离

低功耗

低电流（0.8V 时每通道 3.3mA）

低电压（1.7-5.5V）

低发热

高可靠性

高动态性能

低传播延迟（最大 10ns），为 SPI 提供宽时序裕量

最大数据速率 = 200Mbps

 

图2：采用MAX22445的智能电表应用

因此，如果您正在设计高压工业设备，MAX22445提供了减轻用户相关危险以及设备内部电路的选项。

审核编辑：郭婷