没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
超低功耗应用中的高速隔离
0 下载量 143 浏览量
2021-01-20
06:45:26
上传
评论
收藏 294KB PDF 举报
温馨提示
试读
5页
在设计师眼中,隔离是一个必不可少的负担。说隔离必不可少,是因为它可以确保电子设备的安全性,使任何人均可使用。说隔离是个负担,是因为它会限制通信速度,会消耗大量电能,并占用电路板空间。基于旧技术的光耦合器,甚至许多较新的数字隔离器能耗巨大,结果使某些类型的应用失去了实用价值。在本文中,我们将考察超低功耗隔离技术的发展,及其与现有技术的关系和实现方式。我们还将探讨可从这类新器件中受益的几种应用。 对设计师来说,大约45年前现代光耦合器的出现是巨大的飞跃。有了它们,可在电源控制电路中实现反馈,在通信电路中实现信号隔离以断开接地环路,并可实现对高端功率晶体管或电流监控器的通信。20世纪70年代,
资源详情
资源评论
资源推荐
超低功耗应用中的高速隔离超低功耗应用中的高速隔离
在设计师眼中,隔离是一个必不可少的负担。说隔离必不可少,是因为它可以确保电子设备的安全性,使任何
人均可使用。说隔离是个负担,是因为它会限制通信速度,会消耗大量电能,并占用电路板空间。基于旧技术
的光耦合器,甚至许多较新的数字隔离器能耗巨大,结果使某些类型的应用失去了实用价值。在本文中,我们
将考察超低功耗隔离技术的发展,及其与现有技术的关系和实现方式。我们还将探讨可从这类新器件中受益的
几种应用。 对设计师来说,大约45年前现代光耦合器的出现是巨大的飞跃。有了它们,可在电源控制电路
中实现反馈,在通信电路中实现信号隔离以断开接地环路,并可实现对高端功率晶体管或电流监控器的通信。
20世纪70年代,
在设计师眼中,隔离是一个必不可少的负担。说隔离必不可少,是因为它可以确保电子设备的安全性,使任何人均可使
用。说隔离是个负担,是因为它会限制通信速度,会消耗大量电能,并占用电路板空间。基于旧技术的光耦合器,甚至许多较
新的数字隔离器能耗巨大,结果使某些类型的应用失去了实用价值。在本文中,我们将考察超低功耗隔离技术的发展,及其与
现有技术的关系和实现方式。我们还将探讨可从这类新器件中受益的几种应用。
对设计师来说,大约45年前现代光耦合器的出现是巨大的飞跃。有了它们,可在电源控制电路中实现反馈,在通信电路
中实现信号隔离以断开接地环路,并可实现对高端功率晶体管或电流监控器的通信。20世纪70年代,光电器件大量涌现。这
些器件影响了通信标准(如RS232、RS485)和工业总线(如4~20mA电流环路、DeviceNet和Profibus)的发展进程。
受隔离器件本身限制的影响,光隔离的功能决定了这些通信总线的诸多特性。在接下来的20年中,隔离技术的发展变化
基本上属于量变,而到了2000年,市场上出现了首批新型芯片级数字隔离器。这些新器件先后采用感性耦合技术、芯片级变
压器、GMR材料以及后来的差分容性耦合技术。
这些新技术可以支持比老式光耦合器高得多的速率和低得多的功耗水平,但在既定标准一统天下的情况下,新器件的许多
功能(如高速率)并未得到充分利用,因为现有标准接口并没有此项要求。
数字隔离数字隔离
数字隔离器中的编码和解码电子元件采用标准封装和IC工艺制成,这使得数字功能的添加变得简单易行。低功耗、低电源
电压支持以及高集成度已经成为非光学耦合器的主要设计优势。使隔离获得更高速率、更低功耗的创新将支持要求为苛刻的新
接口标准。当前,数字隔离器的功耗虽然显着低于光耦合器,但需要低2至3个数量级才能进入新的应用领域。到目前为止,
高性能隔离还不能实现这一目标。
各种技术的比较各种技术的比较
隔离器件性能的提升是数据编码方案与数据传输媒介效率共同作用的结果。在本文中,我们将重点讨论决定功耗的各个方
面。编码和解码方案大致可以分成基于边沿编码脉冲的系统和电平编码系统两种。简单的电平系统必须把能量持续地推送通过
隔离栅,以保持高电平输出状态,而在不向隔离栅发送能量时则代表低电平输出状态。
在光耦合器中,能量传输由光促成,与直接形成电场或磁场相比,其效率较差,而且接收元件端的检测效率也差强人意。
因此,基于简单晶体管或PIN二极管的光耦合器需消耗大量能量来产生光,以使输出保持开启状态,但接收器接收信号只需消
耗很少的能量。这种情况如表1所示,其中展示了PIN二极管接收器光耦合器的功耗。平均而言,高输入电流和低输出电流是
这类光耦合器的特点。
表表1:隔离器的每通道功耗对比(隔离器的每通道功耗对比(VDD = 3.3V,100kpbs))
通过为接收器添加有源放大功能,速率较快的数字光耦合器减少了维持某种状态所需光量。虽然这种方法减少了LED的平
均电流需求,但接收器的静态电流却相对较大,因此,功耗并未真正降低,只是转移到了接收器端。降低所需功耗就需要提高
LED和接收器元件的效率,或者改变编码方案。这也是光耦合器技术在如此长的时期内未取得突破性进展的原因。
容性耦合数字隔离器 容性耦合数字隔离器
在许多容性耦合数字隔离器中,系统实际上类似于光耦合器。这类器件用一个高频振荡器发送信号,使其通过一对差分电
容。就像光耦合器的LED一样,该振荡器需要消耗电能以发送高电平状态,关闭以发送低电平状态。接收器配有有源放大器,
weixin_38552305
- 粉丝: 5
- 资源: 973
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功
评论0