德州仪器双通道数字隔离器评估模块使用指南

在电子设计的领域中，数字隔离器扮演着至关重要的角色，它能够有效地阻断高压、隔离接地，防止噪声电流干扰或损坏敏感电路。今天我们就来深入了解一下德州仪器（Texas Instruments）的双通道数字隔离器评估模块（EVM）。

文件下载：ISO722XEVM.pdf

一、引言

这份用户指南详细介绍了工厂预装的ISO7421双通道数字隔离器评估模块的操作。不过，用户可以对EVM板进行重新配置，使其适用于多种型号的隔离器，包括ISO7220A、ISO7220B等相同通道方向的隔离器，以及ISO7221A、ISO7221B等相反通道方向的隔离器。同时，指南还解释了两种双通道隔离器EVM配置下用户可配置的I/O负载，并展示了典型的实验室设置和输入输出波形。

1.1 概述

ISO7220x、ISO7221x和ISO742X双数字隔离器具有逻辑输入和输出缓冲区，它们之间由氧化硅（(SiO_{2})）绝缘屏障分隔。与隔离电源配合使用时，这些设备可以阻挡高压、隔离接地，防止数据总线或其他电路上的噪声电流进入本地接地，进而干扰或损坏敏感电路。

二进制输入信号经过处理，转换为平衡信号，然后通过电容隔离屏障进行差分处理。在隔离屏障的另一侧，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。为确保输出的直流电平正常，会周期性地发送更新脉冲穿过屏障。如果超过4微秒未收到此直流刷新脉冲，则认为输入未供电或出现故障，故障安全电路将驱动输出变为逻辑高电平。不过，对于ISO7420F、ISO7420FCC和ISO7421F，故障安全电路会将输出驱动为逻辑低电平。

需要注意的是，尽管这些设备可提供高达4000V的电隔离，但此EVM不能用于隔离电压测试。它仅用于检查设备的工作参数，如果在电路的任何位置施加高于5.5V的电压，EVM将会损坏。大家在使用时一定要严格遵守这个电压限制，避免不必要的损失，你知道为什么要设置这样严格的电压限制吗？

1.2 双通道数字隔离器的功能配置

双通道数字隔离器的引脚排列如图1所示。EVM预装了ISO7421，但用户可以根据需要对EVM进行重新配置，以适应不同的引脚布局。

部分型号如ISO7220A、ISO7220B等具有TTL输入阈值和输入噪声滤波器，能够防止持续时间长达2ns的瞬态脉冲传递到设备输出。而ISO7220M和ISO7221M则具有CMOS Vcc/2输入阈值，但没有噪声滤波器和额外的传播延迟。不同型号的这些特性差异，在实际设计中该如何根据需求选择呢？

1.3 ISO7220x、ISO7221x和ISO742x隔离器的EVM信号路径

这个多功能EVM设计了特定的信号路径，用于评估ISO7220x和ISO7221x双通道隔离器。不同型号的隔离器对应的EVM连接方式有所不同，具体如下：

• ISO7220x和ISO7420x：J1、J3分别为INB、INA的SMA输入连接器；J2、J4分别为OUTB、OUTA的SMA输出连接器；P1、P2分别为输入和输出电源的香蕉插头；P3、P4分别为输入和输出电源的接地香蕉插头；还有多个3针跳线用于不同的功能，如监测输出等。
• ISO7221x和ISO7421x：J1为INB的SMA输入连接器，J2为OUTB的SMA输出连接器，J3为OUTA的SMA输出连接器，J4为INA的SMA输入连接器；P1 - P4和跳线的功能与上述类似，但部分跳线的用途有所不同。

1.4 ISO7220x和ISO7420x EVM配置

在ISO7220x EVM配置中，SMA连接器J1和J3作为输入连接到ISO7220M的INA（引脚2）和INB（引脚3）。R2和R8是0Ω输入串联电阻，位于J1和J3输入连接器旁边。R1和R5是50Ω电阻，从每个输入连接到地，位于电路板底部。输出通道的OUTA（引脚7）和OUTB（引脚6）通过0Ω串联电阻R4和R6连接到SMA连接器J2和J4。此外，EVM底部还有R3、R7、C1、C12、C13和C14的焊盘，用户可根据需要设置不同的负载条件。你是否在实际设计中运用过这种根据不同负载条件进行灵活配置的方法呢？

1.5 ISO7221x和ISO7421x EVM配置

ISO7221x EVM配置中，SMA连接器J4和J1作为输入连接到ISO7221x的INA（引脚7）和INB（引脚3）。R2和R6是0Ω输入串联电阻，位于J1和J4输入连接器旁边。输出通道的OUTA（引脚2）和OUTB（引脚6）通过0Ω串联电阻R8和R4连接到SMA连接器J3和J2。R1和R7是50Ω电阻，从每个输入连接到地，位于电路板底部。同样，EVM底部也有用于不同负载条件的焊盘。

二、EVM设置与操作

2.1 概述

基本设置需要两个电源来评估隔离器性能，一侧为3.3V，另一侧也为3.3V。如果要在相同电源电压下评估两侧，只需一个电源为EVM的两侧供电即可。但要注意，此EVM仅用于操作参数性能评估，不能用于隔离电压测试。施加超过数字隔离器最大推荐工作电压5.5V的电压会损坏EVM。

图8展示了基本的EVM操作，EVM的J3输入是一个20MHz的脉冲，在图9中显示为通道1；J4输出为通道2。

三、其他重要说明

3.1 评估板使用条件

用户需对货物的正确和安全处理承担全部责任和义务，并对因货物处理或使用产生的所有索赔向德州仪器进行赔偿。如果评估板不符合用户指南中的规格，可在交付日期起30天内退货并获得全额退款。

3.2 法规合规信息

不同类型的EVM在法规合规方面有所不同。部分EVM可能不受联邦通信委员会（FCC）和加拿大工业部（IC）规则的约束，这类评估板仅用于工程开发、演示或评估目的，不被视为适合普通消费者使用的成品。如果设备产生的射频能量干扰了无线电通信，用户需自行承担纠正干扰的费用。

对于标注符合FCC规则第15部分的EVM，操作需满足一定条件，如不得造成有害干扰、必须接受任何干扰等。更改或修改未经负责合规的一方明确批准，可能会使设备失去操作授权。不同等级（A类、B类）的EVM在干扰声明和使用场景上也有不同要求。

标注符合IC规则的EVM也有相应的合规要求，如设备不得造成干扰、必须接受干扰等。涉及无线电发射机和可拆卸天线的EVM，在天线使用上有严格规定，必须使用经加拿大工业部批准的天线类型和增益。

在日本使用射频产品的EVM时，用户需遵守相关无线电法规定，如在屏蔽室或指定测试设施中使用、获得试验电台许可证或技术法规合格认证等。若不遵守这些规定，可能会受到无线电法的处罚。大家在不同地区使用这些产品时，是否会特别关注法规合规方面的问题呢？

3.3 警告、限制和免责声明

此EVM仅用于实验室/开发环境的初步可行性评估，不是成品电气设备，不适合消费者使用。用户需对产品的安全和合规性负责，包括确保产品符合相关法律法规和监管要求，以及设计合适的隔离措施以减少触电风险。

由于EVM不是成品，可能不符合所有适用的法规和安全标准，用户需自行承担确定和确保合规的责任。同时，用户要合理使用EVM，避免因超出额定值导致财产损失、人身伤害或死亡。

在使用EVM过程中，电路中的部分组件在正常工作时可能温度高于60°C，使用测量探头时需注意。只有熟悉电子测量和诊断的合格人员才能使用这些EVM。用户还需对EVM的电子组件和包装材料进行妥善处理和回收。

如果要将组件用于安全关键或生命关键应用（如FDA III类设备），必须向德州仪器发出特别通知并签订单独的保证和赔偿协议。

总之，德州仪器的双通道数字隔离器EVM为工程师提供了一个评估和测试不同型号隔离器性能的有效工具。但在使用过程中，我们必须严格遵守相关的操作指南和法规要求，确保安全有效地开展设计工作。你在使用类似评估模块时，有没有遇到过什么特别的问题或挑战呢？