MAX22517-MAX22519自供电、双通道数字隔离器技术手册

概述
MAX22517–MAX22519均为双通道数字电气隔离器，采用Maxim的专有工艺技术，隔离器中集成了现场端电源。现场端电源由逻辑端使用集成隔离式DC-DC转换器提供。当现场端的电力需求较小时，这种方法无需使用笨重且昂贵的外部隔离电源。该系列中的所有器件均具有基本隔离功能，可耐受 3.5kVRMS的额定电压持续60s，或以445VRMS 的额定电压持续运行。如果MAX22517–MAX22519的每路输入均连接一个电阻，则这些隔离器的输入可耐受输入之间高达±2kV的1.2/50µs浪涌脉冲（共模），或输入与现场地之间高达±1kV的浪涌脉冲（差分），以及对24VAC的连续短路。MAX22517–MAX22519为工业物联网、工业网络系统和楼宇自动化等应用提供了紧凑可靠且经济高效的解决方案。

隔离器的两侧均由逻辑端的3.0V至5.5V单电源供电，同时也可设置输出逻辑电平。MAX22517–MAX22519的两个通道都是将数据从现场端传输到逻辑端，并且始终处于使能状态。当相应的输入为高电平时，每个输出为高电平；当相应的输入为低电平时，每个输出为低电平。

这些器件可提供推挽或开漏输出，默认输出状态为逻辑高电平（推挽版本）或高阻态（开漏版本）。默认状态是器件的电源域欠压或输入开路时的输出状态。与每个选项相关的产品型号，请参见订购信息。MAX22517–MAX22519系列的所有器件均采用8引脚宽体SOIC封装，爬电距离和电气间隙为5.5mm。封装材料的相对漏电起痕指数(CTI)较低，为400，这使其在爬电距离表中处于II组等级。所有器件的额定工作环境温度范围为-40°C至+125°C。
数据表：*附件：MAX22517-MAX22519自供电、双通道数字隔离器技术手册.pdf

应用

• 工业物联网
• 工业网络系统
• 楼宇自动化
• 医疗设备

特性

• 小巧的器件提供稳健可靠的保护
  • 集成隔离现场端电源
  • 集成数字电气隔离功能
  • 通过外部串联电阻提供集成浪涌和短路保护
    • 24VAC短路保护
    • ±1kV线对地和±2kV线对线浪涌耐受能力（1.2/50µs波形）
  • 紧凑型8引脚宽体SOIC封装（5.5mm爬电距离）
• 为数字信号提供稳健的电气隔离
  • 3.5kVRMS隔离电压持续 60s (V ISO )
  • 445VRMS连续工作电压 (V IOWM )
• 设计灵活性
  • 220μA现场端电源外部负载能力
  • 3V至5.5V逻辑端电源
  • 工作温度范围：–40°C至+125°C

典型操作特性

引脚配置描述

功能图

应用信息

电源去耦

为减少纹波并降低引入数据错误的可能性，使用0.1μF低等效串联电阻（ESR）陶瓷电容将VDDL旁路至GND L ，并将旁路电容尽可能靠近VDDL引脚放置。

VDD F 引脚是集成式直流 - 直流转换器的输出。建议使用低ESR电容（0.1μF与1000pF并联）将其去耦至GND F ，1000pF电容应尽可能靠近VDD F 引脚放置。

布局注意事项

印刷电路板（PCB）设计人员应遵循以下关键建议，以实现设计的最佳性能：

• 使输入/输出走线尽可能短。为保持信号路径的低电感，避免使用过孔。
• 在信号层下方设置一个完整的接地层，以将噪声降至最低。
• 保持MAX22517 - MAX22519下方区域无接地层和信号层。任何电气或金属连接都会破坏场侧和逻辑侧之间的隔离。

典型应用电路

MAX22517和MAX22518专为继电器触点检测应用而设计。继电器状态由输入进行持续监测，相关信息通过隔离栅传输至逻辑侧。输出引脚指示继电器的实时状态。有关详细信息，请参见典型应用电路。

输入泵浦电路可提供标称5.25V电压和典型5μA电流，用于给外部电容充电。当继电器触点切换到闭合位置时，电容中存储的能量会清除继电器上的任何氧化残留物。输入引脚还能抵御危险的高压瞬变，如±1kV输入至GND F 的浪涌，每个传感器通道都有单个串联电阻进行保护。

当输入数据速率低于100ksps时，隔离的场侧电源输出VDD F 能够提供高达220μA的电流，为外部快速放电电路（如窗口比较器或其他故障检测电路）供电。

当场侧电源崩溃或中断时，输出会进入默认状态，以防止逻辑侧控制单元错误地认为继电器已闭合。

辐射发射

MAX22517 - MAX22519具有集成式直流 - 直流转换器，可生成标称3.3V电源，为MAX22517 - MAX22519的场侧以及典型功耗小于220μA的外部电路供电。直流 - 直流转换器的开关频率为750MHz（典型值），为逻辑侧提供电源，从而避免电流通过内部变压器回流。由于器件的绝缘特性，接地层（GND L 和GND F ）的分割会导致场侧的电流从逻辑侧回流，进而产生高频信号，在跨越隔离栅时发生辐射。

通过合理的PCB设计，MAX22517 - MAX22519能够满足CISPR 22和FCC辐射发射标准。建议在PCB中内置至少30pF的缝合电容，以满足CISPR 22和FCC B级限制。 见图11和图12。

为实现最佳辐射发射性能，建议遵循以下布局准则：

• 使用至少4层的PCB叠层结构，在两个相邻的内层设置GND L 和GND F 接地层。
• 将GND F 和GND L 接地层扩展到两个相邻层，使其相互重叠，从而形成缝合电容，如图9和图10所示。
• 使用以下公式计算缝合电容值，其中A为GND L 和GND F 之间的重叠面积，ε0 是真空介电常数（8.854×10⁻¹² F/m），εr 是两个相邻层之间绝缘材料的相对介电常数，t是两个相邻层之间的距离：