ISO124：高精度隔离放大器的卓越之选

在电子工程师的日常设计工作中，隔离放大器是一个至关重要的组件，它能够有效隔离不同电路之间的电气连接，确保信号传输的准确性和稳定性。今天，我们就来深入探讨一款优秀的隔离放大器——ISO124。

文件下载：iso124.pdf

产品特性亮点多

ISO124具备一系列令人瞩目的特性，使其在众多隔离放大器中脱颖而出。

• 高耐压与可靠性：它经过100%高压击穿测试，额定电压为1500Vrms，能承受较高的电压，确保在高压环境下稳定工作。同时，隔离模式抑制比（IMR）在60Hz时高达140dB，能有效抑制干扰信号，保证信号的纯净度。
• 高精度输出：最大非线性度仅为0.010%，能精确地将输入信号转换为输出信号，减少信号失真。支持±10V的双极性输出，可满足多种应用场景的需求。
• 多种封装形式：提供PDIP - 16和SOIC - 28两种封装，方便工程师根据实际设计需求进行选择。
• 使用便捷：采用固定单位增益配置，无需外部组件即可工作，大大简化了设计过程。
• 宽电源范围：电源范围为±4.5V至±18V，能适应不同的电源环境，增强了产品的通用性。

广泛的应用领域

ISO124的应用场景十分广泛，涵盖了工业、电力、数据采集等多个领域。

• 工业过程控制：可作为传感器隔离器，用于热电偶、热电阻（RTD）、压力电桥和流量计等设备的信号隔离，同时也能实现4 - 20mA环路隔离，确保工业生产过程中的信号准确传输。
• 消除接地环路：能有效消除接地环路带来的干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
• 电机与SCR控制：在电机和可控硅（SCR）控制中，为控制信号提供隔离，避免干扰，保证控制的精确性。
• 电力监测：用于电力系统的监测，确保电力数据的准确采集和传输。
• PC数据采集：在基于PC的数据采集系统中，作为信号隔离放大器，提高采集数据的精度。
• 测试设备：为测试设备提供高精度的信号隔离，保证测试结果的准确性。

独特的工作原理

ISO124采用了一种新颖的占空比调制 - 解调技术，信号通过2pF的差分电容屏障进行数字传输。这种数字调制方式使得屏障特性不会影响信号的完整性，从而具有出色的可靠性和良好的高频瞬态抗干扰能力。屏障电容嵌入在封装的塑料体内，进一步提高了产品的稳定性。

详细的参数规格

绝对最大额定值

在使用ISO124时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压为±18V，模拟输入电压为±100V，连续隔离电压为1500Vrms等。超过这些额定值可能会对设备造成永久性损坏。

ESD 额定值

该产品的人体模型（HBM）静电放电额定值为±1000V，带电设备模型（CDM）为±500V。在操作过程中，需要采取适当的静电防护措施，以避免静电对设备造成损坏。

推荐工作条件

推荐的工作条件包括高、低侧模拟电源电压为±4.5V至±18V，模拟输入电压为±10V，工作温度范围为 - 25°C至85°C。在这些条件下使用，能确保设备的性能和稳定性。

电气特性

ISO124在电气特性方面表现出色，如额定隔离电压为1500Vac，隔离模式抑制比为140dB，增益误差最大为±0.50%FSR，非线性度最大为±0.010%FSR等。这些参数保证了产品的高精度和可靠性。

应用注意事项

载波频率影响

当输入信号频率高于250kHz时，ISO124会产生混叠效应，输出信号会出现频率低于250kHz的分量。在设计时，需要考虑输入信号的频率范围，避免混叠效应的影响。

隔离模式电压误差

隔离模式电压（IMV）可能会在输出端产生误差，特别是当IMV频率超过250kHz时，输出会出现杂散信号。在实际应用中，需要根据IMV的大小和频率，结合IMR和放大器的响应特性，预测并计算总误差。

高IMV dV/dt误差

当IMV的dV/dt超过1000V/µs时，可能会导致检测放大器误触发，输出出现杂散误差。降低电源电压可以减小dV/dt，提高产品的稳定性。

高压测试

TI采用了符合德国VDE0884光耦合器标准的局部放电测试标准，确保产品在高压环境下的可靠性。这种测试方法能够检测出产品在高压下的微小电流脉冲，保证产品在瞬态过电压下不会损坏。

典型应用案例

输出滤波器设计

ISO124的输出可能会存在一定的解调纹波，通过添加一个简单的滤波器，可以在不降低信号带宽的情况下消除输出纹波。具体做法是将ISO124与一个50kHz、Q = 1的两极低通滤波器级联，使整体信号响应变为三极巴特沃斯响应，从而实现最大平坦的50kHz幅度响应，将输出纹波降低到噪声水平以下。

电池监测

在电池监测应用中，可以利用ISO124监测600V电池组的电池电压，将电池作为隔离电压的电源，实现对电池电压的精确监测。

可编程增益放大器

与可编程增益放大器（如PGA102）配合使用，ISO124可以实现可变增益配置，满足不同应用场景对增益的需求。

热电偶放大器

在热电偶温度测量中，ISO124可以与INA114或INA128等器件配合使用，实现隔离温度测量，同时消除接地环路，进行冷端补偿和过流保护。

隔离4 - 20mA仪表环路

在4 - 20mA环路的隔离温度测量中，ISO124与XTR101和RCV420等器件配合使用，为用户提供隔离的0 - 5V温度测量信号。

单电源操作

通过使用5.1V齐纳二极管，可以从隔离放大器高压侧的单电源为ISO124生成负电源，实现单电源操作。输入测量范围取决于所施加的电压。

输入侧供电和三端口隔离

利用隔离DC - DC转换器，可以从高压侧为ISO124的用户侧供电，实现输入侧供电。同时，通过使用两个隔离DC - DC转换器，可以为ISO124的用户侧和高压侧提供隔离电源，实现三端口隔离。

电源和布局建议

电源连接

每个电源引脚应使用1µF的钽电容进行旁路，并且尽量靠近放大器放置，以减少电源噪声。为了减少直流 - 直流转换器的馈通噪声，可以在电源上使用π滤波器。ISO124的输出有20mV的500kHz纹波，可以使用一个简单的两极低通滤波器和低成本运算放大器将其去除。

布局准则

为了保持设备的隔离屏障，高侧接地（引脚16或28）和低侧接地（引脚8或14）之间的距离应尽可能大，设备下方的整个区域应避免有任何导电材料。

总结

ISO124以其卓越的性能、广泛的应用领域和便捷的使用方式，成为电子工程师在隔离放大器设计中的理想选择。在实际应用中，我们需要充分了解其特性和参数，结合具体的应用场景，合理进行设计和布局，以发挥其最大的优势。你在使用隔离放大器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。