AN - EVAL 2x8 - ISO1I813T评估板技术解析

在工业应用领域，数字输入接口的稳定性和兼容性至关重要。今天为大家介绍的AN - EVAL 2x8 - ISO1I813T评估板，就为我们提供了一个探索ISOFACETM数字输入部件功能的良好平台。

文件下载：EVALISO1I813TTOBO1.pdf

一、评估板概述

这款评估板专为工业应用设计，包含两个ISO1I813T芯片，采用TSSOP - 48封装，作为电隔离8位数据输入接口。它能根据IEC61131 - 2 Type 1/2/3标准，检测多达八条独立输入线的信号状态，适用于如两线接近开关等设备。其8位并行/串行µC兼容接口，可直接连接到µC系统，输入接口支持直接控制模式，且能在3.3/5V CMOS兼容电平下工作。数据通过英飞凌的无芯变压器技术，实现从输入到输出侧的电隔离传输。

二、评估板特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注/测试条件
VBB输入电压	VBB	9.6	-	35	V	-
VINx输入电压	VINx	-35	-	35	V	-
VCC输入电压	VCC	3.0	-	5.5	V	-
逻辑信号uC（低电平）	VIL	-0.3	-	0.3 x VCC	V	-
逻辑信号uC（高电平）	VIH	0.7 x VCC	-	VCC + 0.3 V	V	-
振荡器频率	-	50	-	500	kHz	使用ROSC 22k设置为500kHz

需要注意的是，该评估板主要用于实验室探索ISO1I813T设备的功能，不适合专业应用。

三、功能描述

1. 电源供应

芯片包含两个相互独立的电隔离电压域，微控制器接口通过引脚VCC供电，输入级通过引脚VBB供电。不同电压域可在不同时间开启。当VCC和VBB电压达到工作范围，且内部数据传输成功启动后，芯片通过将引脚/ERR置为逻辑高电平，指示启动程序结束。

2. 振荡器

内部振荡器的频率可通过电阻ROSC设置。该振荡器为数据采样、传输以及数字平均滤波器提供时钟。可从ISO1I813T数据手册的图表中获取调整振荡器频率所需的ROSC值。

3. 并行接口

通过将引脚SEL拉至逻辑低电平，可选择并行接口。该接口可由微控制器输出信号直接控制。在并行模式下，仅IC1可操作。

μC控制模式

• CS（芯片选择）：系统微控制器通过引脚(overline{cs})选择ISO 1l813T，当该引脚为逻辑低电平时，可进行数据传输。
• (overline{RD})/(overline{WR})（读写）：拉低其中一个引脚，可在地址数据总线上发起读写事务，数据变为有效。这些引脚有内部上拉电阻。
• ALE（地址锁存使能）：用于选择地址（ALE为逻辑高电平）或数据（ALE为逻辑低电平）。ALE拉高时，地址通过AD0 - AD7传输并锁存；ALE为低电平时，所有读写事务访问同一地址。该引脚有内部下拉电阻。
• AD0 - AD7：为数据读写的双向输入/输出引脚。根据ALE、(overline{RD})、(overline{WR})引脚状态，可在内部寄存器和微控制器之间传输寄存器地址或数据。

4. 串行接口

将SEL引脚拉至逻辑高电平，可激活两个串行接口。该接口可由微控制器输出端口直接控制。当CS = 1时，输出引脚SDO和SSO处于“Z”状态；否则，在CS的下降沿采样位。随着SCLK的下降沿，位分别串行提供到引脚SDO和SSO，同时，SDI、SSI的输入在SCLK的上升沿被注册到输入FIFO缓冲区。串行接口可设置为8位操作（仅使用IC1）或16位操作（IC1和IC2采用菊花链模式）。

5. 传感器输入级

传感器输入结构如图所示，其I - V特性符合IEC 61131标准中Type 1和Type 3传感器的要求，也支持Type 2传感器，但需两个输入通道并联，仅4个通道可用，且需根据图修改(R{IN})和(R{LED})。可通过修改(R_{TS})选择输入类型1、2、3。

6. 断线检测

断线检测电流可通过连接到引脚WB的(R{WB})电阻值调整。当在引脚IxL连接LED或齐纳二极管，且正向电流在几微安、电压范围低于1V时，可选择最小断线电流。在引脚IxL连接电阻时，外部电阻Rext和IxL电阻（(R{LED})）上会有较大电流流过。当前组装的33kOhm WB电阻，使Type 1/3传感器接口的WB检测极限为80 - 160uA。状态寄存器中的WB位具有粘性（锁存）特性，在未通过读访问清除且故障条件不再检测到时，保持置位状态。若不需要断线功能，可通过设置寄存器COEFIL0 - 7中的MWB位将其关闭。

7. 滤波器设置

传感器数据位可通过可配置的数字输入滤波器进行滤波。选择滤波后，滤波器根据可选择的平均长度的平均规则改变输出。当传感器状态无尖峰和噪声变化时，变化会延迟平均长度的时间；短于平均长度的传感器尖峰将被抑制。每个通道的平均长度可通过配置寄存器COEFIL0 - 7单独选择。滤波器是为标称内部采样频率fscannom设计的，可通过改变振荡器频率（即调整引脚(R_{OSC})的电阻）来调整相应的滤波延迟。

8. DC/DC电源

芯片也可在自供电模式下工作。此时，过程侧可通过连接到微控制器侧的隔离推挽转换器在VBB处供电，由引脚SW1和SW2驱动。SW1和SW2的内部驱动级设计为为两个ISO1I813T部件供电。DC/DC转换器由内部时钟驱动，参数按内部时钟 = 500 kHz计算。通过设置GLCFG寄存器中的DCK位，可激活2分频器，这有助于改善EMI性能。若用户调整其他频率，变压器需相应调整。内置短路保护使用靠近驱动器的温度传感器，当达到预定温度（160°C）时禁用驱动级，温度降至<=150°C时重新开启。变压器由EPCOS提供，3.3V到12V @ 500kHz的订购编号为DS - T7389 - 51 - 02。为减少DC/DC转换器产生的噪声，需进行合理的布局，DC/DC转换器的电流路径应单独布局，使用接地引脚24。

四、连接器

评估板上的连接器有不同的功能和引脚定义，如下表所示：

K1、K2连接器

引脚编号	K1 (IC1)	K3 (IC2)
1	VBB	VBB
2	Input0	Input0
3	Input1	Input1
4	Input2	Input2
5	Input3	Input3
6	Input4	Input4
7	Input5	Input5
8	Input6	Input6
9	Input7	Input7
10	GND BB	GND BB

K4连接器

引脚编号	串行模式	并行模式
1	VCC	VCC
2	ERR	ERR
3	SYNC	SYNC
4	-	RD
5	DS0	WR
6	DS1	ALE
7	CS	CS
8	SDI	D0
9	SSO	D1
10	-	D2
11	-	D3
12	CRCERR	D4
13	SCLK	D5
14	SSI	D6
15	SDO	D7
16	GND	GND

五、其他信息

1. 原理图

评估板的原理图包含两页，展示了各个部件的连接和电路结构。

2. PCB布局

评估板的PCB布局包括元件侧和底部（镜像视图），合理的布局有助于提高性能和稳定性。

3. 物料清单

物料清单列出了评估板上使用的各种元件，包括电容、电阻、二极管、芯片、连接器等，为设计和维修提供了详细信息。

4. 变压器

变压器由EPCOS提供，具有特定的规格和电气特性，如3.3V初级、12V次级、250mW功率、500kHz频率、500Vrms介电强度等。其工作温度范围为 - 25 - +125°C。

在实际设计和应用中，电子工程师们需要根据具体需求，充分利用评估板的这些特性和功能，同时注意各个参数的设置和调整，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用这款评估板的过程中，有没有遇到什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享。