ISO72x单通道高速数字隔离器：特性、应用与设计指南

在电子设计领域，数字隔离器扮演着至关重要的角色，它能够有效防止噪声电流干扰敏感电路，保障系统的稳定运行。今天，我们就来深入探讨一下ISO721、ISO721M、ISO722和ISO722M这几款单通道高速数字隔离器。

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特性亮点

高速信号传输

ISO72x系列提供100Mbps和150Mbps两种信号速率选项，能够满足不同应用场景下的高速数据传输需求。其典型传播延迟仅为12ns，脉冲偏斜典型值为0.5ns，确保了信号的快速、准确传输。

低功耗设计

具备低功耗睡眠模式，可有效降低系统功耗。在额定工作电压下，典型使用寿命可达28年，大大提高了设备的可靠性和稳定性。

高电磁抗扰性

拥有出色的电磁抗扰能力，能够在复杂的电磁环境中稳定工作。同时，还具备故障安全输出功能，当输入信号异常时，输出会自动切换到安全状态，保障系统安全。

兼容性强

可作为大多数光耦和磁隔离器的直接替代品，并且能够在3.3V和5V电源下正常工作，工作温度范围为 -40°C至 +125°C，适应各种恶劣环境。

安全认证齐全

通过了多项安全相关认证，如DIN EN IEC 60747 - 17 (VDE 0884 - 17)、UL 1577组件认可计划以及IEC 61010 - 1、IEC 62368 - 1认证，为系统安全提供了可靠保障。

应用领域

工厂自动化

在工厂自动化系统中，ISO72x可用于Modbus、Profibus™、DeviceNet™等数据总线，以及计算机外设接口、伺服控制接口和数据采集等方面，确保数据的可靠传输和设备的稳定运行。

产品描述

工作原理

ISO72x系列设备通过二氧化硅（SiO₂）绝缘屏障将逻辑输入和输出缓冲器隔离开来，该屏障可提供高达4000Vₚₖ的电隔离。二进制输入信号经过调理、转换为平衡信号后，通过隔离屏障进行差分处理。在隔离屏障另一侧，差分比较器接收逻辑转换信息，并相应地设置或重置触发器和输出电路。同时，会定期发送更新脉冲以提供输出的正确直流电平。

特性差异

• ISO721和ISO722：具有TTL输入阈值和输入噪声滤波器，可防止持续时间长达2ns的瞬态脉冲传递到设备输出。
• ISO721M和ISO722M：具有CMOS VCC / 2输入阈值，但没有噪声滤波器和额外的传播延迟，能够实现低抖动操作。

产品对比

产品型号	信号速率	输出使能	输入阈值	输入噪声滤波器
ISO721	100Mbps	无	TTL	有
ISO721M	150Mbps	无	CMOS	无
ISO722	100Mbps	有	TTL	有
ISO722M	150Mbps	有	CMOS	无

引脚配置与功能

引脚排列

ISO721和ISO721M采用8引脚SOIC封装，ISO722和ISO722M同样采用8引脚SOIC封装，但ISO722和ISO722M增加了输出使能引脚（EN）。

引脚功能

引脚名称	引脚编号（ISO721x）	引脚编号（ISO722x）	类型	描述
VCC1	1	1	-	电源，VCC1
VCC2	8	8	-	电源，VCC2
IN	2	2	I	输入
OUT	6	6	O	输出
EN	-	7	I	输出使能。当EN为低电平或断开时，OUT使能；当EN为高电平时，OUT禁用。
GND1	4	4	-	VCC1的接地连接
GND2	5	5	-	VCC2的接地连接

规格参数

绝对最大额定值

• 电源电压（VCC）： -0.5V至6V
• 输入电压（VI）： -0.5V至VCC + 0.5V（最大不超过6V）
• 输出电流（IO）：±15mA
• 最大结温（TJ）：170°C
• 存储温度（Tstg）： -65°C至150°C

ESD额定值

• 人体模型（HBM）：±2000V
• 带电设备模型（CDM）：±1000V

推荐工作条件

• 电源电压（VCC）：3V至5.5V
• 高电平输出电流（IOH）：最大4mA
• 低电平输出电流（IOL）： -4mA
• 输入脉冲持续时间（tui）：ISO72x为10ns，ISO72xM为6.67ns
• 信号速率：ISO72x最大100Mbps，ISO72xM最大150Mbps
• 高电平输入电压（VIH）：ISO72x为2V至5.5V，ISO72xM为0.7 x VCC至VCC
• 低电平输入电压（VIL）：ISO72x为0V至0.8V，ISO72xM为0V至0.3 x VCC
• 环境温度（TA）： -40°C至125°C
• 结温（TJ）：最大150°C
• 外部磁场强度：最大1000A/m

设计建议

电源供应

为了确保设备在数据速率和电源电压下可靠运行，必须在输入和输出电源引脚（VCC1和VCC2）处放置0.1μF的旁路电容，并且电容应尽可能靠近电源引脚。如果应用中只有一个初级侧电源，可借助变压器驱动器（如德州仪器的SN6501设备）为次级侧生成隔离电源。

PCB布局

• 层数要求：为实现低EMI的PCB设计，至少需要四层电路板。层叠顺序应为：高速信号层、接地层、电源层和低频信号层。
• 高速信号布线：将高速走线布置在顶层，避免使用过孔，以减少电感的引入，确保隔离器与数据链路的发射和接收电路之间实现干净的互连。
• 接地层和电源层：将实心接地层放置在高速信号层旁边，为传输线互连建立受控阻抗，并为回流电流提供低电感路径。将电源层放置在接地层旁边，可产生约100pF/in²的额外高频旁路电容。
• 低速信号布线：将低速控制信号布置在底层，以提供更大的灵活性。

总结

ISO72x系列单通道高速数字隔离器凭借其高速信号传输、低功耗、高电磁抗扰性等特性，以及丰富的安全认证和广泛的应用领域，成为电子工程师在设计数字隔离电路时的理想选择。在实际设计过程中，我们需要根据具体应用需求，合理选择产品型号，并严格遵循电源供应和PCB布局的设计建议，以确保系统的稳定运行。

大家在使用ISO72x系列隔离器的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流！