‌基于VIA2000SD的高可靠性隔离放大器技术解析与应用指南

Vishay Semiconductors VIA2000SD隔离放大器基于电容隔离技术，具有0.02V至2V单端输入信号范围。该放大器是一款高性能差分输出隔离放大器，适用于高精度隔离式电压检测。VIA2000SD放大器具有无与伦比的CMTI (最小值为100kV/μs)，可在嘈杂环境中精确测量。该放大器的工作温度范围为-40°C至125°C，典型带宽为400kHz。该放大器符合RoHS标准，不含卤素。该隔离放大器非常适合用于总线电压监控、交流电机控制、电源和太阳能逆变器以及不间断电源。

数据手册；*附件：Vishay Semiconductors VIA2000SD - 隔离放大器数据手册.pdf

特性

• 隔离测试电压：5000VRMS
• 固定增益：1
• 低失调误差和漂移
  • ±1.5mV（最大值）和-5μV/°C至30μV/°C
• 低增益误差和漂移
  • ±0.3%（最大值）和±45ppm/°C（最大值）
• 低非线性和漂移：
  • ±0.05%（最大值）和±1ppm/°C (典型值）
• SNR：70dB (典型值BW=100kHz)
• 宽带宽：400kHz（典型值）
• 高CMTI：150kV/μs (典型值）
• 内置VDD1 监控
• 工作温度范围：-40 °C至125 °C
• 符合RoHS指令，无铅

功能框图

尺寸

‌基于VIA2000SD的高可靠性隔离放大器技术解析与应用指南‌

‌一、器件架构与核心技术突破‌

VIA2000SD是Vishay推出的基于电容隔离技术的增强型隔离放大器，采用SOP-8封装（5.85 mm × 7.50 mm）。其内部采用创新性的Σ-Δ调制器结合四级模拟滤波器的信号链架构，通过内部振荡器生成时钟信号，实现输入输出端完全电气隔离。该器件具备以下核心特性：

• ‌强化绝缘性能‌：5000 VRMS耐受电压，8000 Vpeak瞬态隔离电压
• ‌卓越的线性度‌：非线性误差±0.05%（最大值），温度漂移仅±1 ppm/°C
• ‌超高共模抑制‌：典型CMTI达150 kV/μs，最小保证值100 kV/μs
• ‌宽温度范围‌：-40 °C至+125 °C工作温度

‌二、电气特性深度解析‌

‌电源管理系统‌

• 侧1电源（VDD1）：3.0 V至5.5 V，典型电流11.4 mA
• 侧2电源（VDD2）：3.0 V至5.5 V，典型电流6.3 mA
• 集成VDD1欠压锁定：检测阈值2.3 V（典型值）

‌信号链精度指标‌

• 输入偏移电压：±0.4 mV（典型值），最大±1.5 mV
• 增益误差：±0.05%（典型值），最大±0.3%
• 总谐波失真：-87 dB（典型值，fIN = 10 kHz）
• 信噪比：70 dB（典型值，BW = 100 kHz）

‌动态性能参数‌

• 带宽：400 kHz（典型值）
• 建立时间：0.5 ms（典型值，至0.1%精度）

‌三、关键应用场景实现方案‌

‌1. 总线电压监测系统设计‌
典型应用电路采用电阻分压网络将高电压总线（如直流母线）信号衰减至VIA2000SD的线性输入范围（0.02 V至2 V）。关键设计要点：

‌采样电阻选择准则‌

• 正常工作条件：VIN ≤ 2 V（全量程范围）
• 过压保护条件：VIN ≤ 2.56 V（输出钳位点）
• 推荐阻值比例应确保在最大允许过压条件下不超过钳位电压

‌PCB布局优化策略‌

• VDD1/VDD2旁路：0.1 μF电容就近放置
• 增强滤波：可选1-10 μF电容并联
• 隔离接地：GND1与GND2必须物理分离

‌2. 故障安全机制‌
器件集成多重保护功能：

• VDD1欠压检测：自动触发故障安全模式
• 关断保护：SHTDN引脚置高电平激活保护
• 输出钳位：输入超限时自动限制输出幅度

‌四、热管理与可靠性设计‌

‌散热参数配置‌

• 结至环境热阻：86 °C/W
• 结至板热阻：42 °C/W
• 最大安全温度：150 °C（结温限制）

‌安全限流曲线应用‌
根据热降额曲线，在高温环境下需相应降低供电电流。例如：

• 25°C环境：最大允许电流260 mA
• 125°C环境：最大允许电流降至约150 mA

‌五、系统集成注意事项‌

‌信号调理电路设计‌
输出级推荐采用运放电路将差分输出转换为单端信号，便于ADC采集。典型配置：

• 差分转单端：使用精密运算放大器
• 抗混叠滤波：在ADC前端配置适当滤波器

‌隔离屏障维护‌

• 爬电距离：8 mm（最小）
• 电气间隙：8 mm（最小）
• 绝缘厚度：28 μm（典型值）

‌六、认证合规性‌

VIA2000SD已获得多项国际安全认证：

• UL/cUL认证
• DIN EN 60747-5-5 (VDE 0884-5)
• CQC认证