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[参考译文] ISO1044:在数字隔离器中,何时使用电容隔离技术代替磁隔离技术?

Guru**** 654100 points
Other Parts Discussed in Thread: ISO1044, ISO1042, ISOW7841, ISOW1044, ISOW7741, ISO7841
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/isolation-group/isolation/f/isolation-forum/1085618/iso1044-in-a-digital-isolator-when-is-a-capacitive-isolation-technology-used-instead-of-a-magnetic-isolation-technology

部件号:ISO1044
其他在“线程”中讨论的部件: ISO1042ISOW7841ISOW1044ISOW7741测试ISO7841

尊敬的各位先生:  

我正在寻找有关 ISO1044收发器中信号´传输的硬件实施的信息。

我将在几个关键点后列出我的问题,但最后一个问题将减少为:

在数字隔离器中,何时使用电容隔离技术而不使用磁隔离技术?

 

请参阅SLSFB0A ISO1044数据表(“此设备”= ISO1044B = ISO1044的设备标记):

“本设备使用二氧化硅(SiO2)绝缘屏障”。

 

参考SLLA564 §2:

“对于数字隔离器,主绝缘层由薄膜层二氧化硅(SiO2)或聚合物电介质提供,这些薄膜层应用于高电压电容器或变压器上。”

 

参考视频“强化隔离和电源:集成故事

现有的隔离技术是光学,电容和磁性的,但是选择电容隔离技术并不排除将 SiO2用于磁性技术(根据 SLLA564 §2)。

 

参考SLLA484 (2020年4月)第2页:

“隔离可靠性:ISO1044和 ISO1042基于 TI 基于 SiO2的电容隔离技术。”

 

参考 SSZY028 (2017)第2页:

“本技术简介详细讨论了 TI 基于电容器的增强型信号隔离。”

“使用两个串联厚 SiO2电容器实现高压(HV)隔离—隔离墙两侧各一个。”

特别是 SSZY028的图2显示了如何使用串联连接的2个高压电容器实现发射器和接收器之间的连接,从而将其隔离能力提高了一倍。

 

问题:

1.   ISO1044中不使用 ISOW7841中的微变压器(请参阅 SLLA368C 摘要)。

  • 这是正确的吗?

2.对于 ISO1044收发器,假设以下情况是正确的?

  • 只有电容和 SiO2才能实现隔离  
  • ´传输仅依赖于位移电流,最大脉冲频率与信号本身的上升和下降时间相关
  • 在 MHz 范围内,微变压器和 A 载波的信号没有调制

3.如果问题2的答案是“是”:为什么在 ISOW7841类设备中不使用相同的技术?

4. 如果问题2的答案 为“否”,给定 ISO1044收发器的3个通道:

  • 通道1 =用于接地1上有回流电流的单端信号“TXD”
  • 通道2 =用于接地1上有回流电流的单端信号“RXD”
  • 通道3 =用于 CANH 和 CANL 引脚处的差分信号,例如,“CANH”上的正向电流和“CANL”上的回流电流

  • 8引脚 ISO1044的两个单独的单端信号“TXD”和“RXD”如何转换和传输为差分信号“CANH”和“CANL”?

5.为什么SLSFB0A ISO1044数据表的§11.2或SLLA284的§4.2 建议不要直接在 ISO1044收发器下使用铜,而 ISOW7841等数字隔离器可以从集成接地电容中受益?

  • 尽管根据这一堆叠建议,40毫秒的距离太远,无法使用有用的集成电容器,但它始终优于离散电容器解决方案,因为寄生效应,该解决方案无法在200 MHz 以上有效。
  • 由于 FR4材料的20kV/mm 二电强度(SLLA368C 第7页),在任何情况下都能满足隔离要求。

6.除了  上述文献文件中的建议外,是否还有其他 EMC 建议来减少 ISO1044 (8针) CAN 收发器的排放?

非常感谢。

此致,  

MB

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好,Mauro,

    欢迎参加 TI E2E 论坛!!

    感谢您对 ISO1044的关注,感谢您通过许多技术文档了解 TI 隔离技术和器件。 感谢您对学习的兴趣和努力。

    关于您的问题,请允许我先回答单个问题,然后我将在最后回答标题中的问题

    [引用 userid="513019" url="~ë/support/isolation - group/isolation /f/isolation - forum/1085618/iso1044-In -数字隔离器-当电容隔离-技术-使用而不是磁隔离-技术]1.    ISO1044中不使用 ISOW7841中的微变压器(请参阅 SLLA368C 摘要)。

    提及 ISOW7841的微型变压器指的是集成在 ISOW7841中的隔离 DC/DC 转换器中使用的变压器。 ISOW7841中的所有数据通道仍使用基于电容的隔离,就像 ISO1044中的数据通道一样。 由于 ISO1044不集成隔离直流/直流转换器,因此其中没有任何微变压器。

    但是,ISOW1044 (注意部件号中的“额外 W”)是一个集成式 DC/DC 转换器版本的 ISO1044,因此具有基于电容的数据隔离通道和用于隔离电源的微变压器。 这在 ISOW1044的方框图中表示,请参见数据表中的下图。

    [引用 userid="513019" url="~ë/support/isolation - group/isolation /f/isolation - forum/1085618/iso1044-In -数字隔离器-当电容隔离-技术-使用而不是磁隔离-技术]2. 对于 ISO1044收发器,正确的假设是:

    我认为这些问题是从我对上一个问题的答复中所述的观点来解决的。

    [引用 userid="513019" url="~ë/support/isolation - group/isolation /f/isolation - forum/1085618/iso1044-In -数字隔离器-当电容隔离-技术-使用而不是磁隔离-技术]4.  如果问题2的答案 为“否”,则考虑到 ISO1044收发器的3个通道:

    ISO1044只有两个通道用于隔离 TXD 和 RXD。 这些通道先是隔离的,然后转换为 CAN 兼容的电气电平。 CAN 电气转换的逻辑与大多数非隔离 CAN 收发器的逻辑相似。 例如,考虑采用非隔离版本 ISO1044的 TCAN1044,它将单端逻辑信号 TXD 和 RXD 转换为 CANH/CANL 上的 CAN 兼容信号。 同样,ISO1044首先隔离逻辑信号,然后将其转换为 CAN 兼容信号。

    [引用 userid="513019" url="~ë/support/isolation - group/isolation /f/isolation - forum/1085618/iso1044-In -数字隔离器-当电容隔离-技术-使用而不是磁隔离-技术]5. 为什么SLSFB0A ISO1044数据表的§11.2或SLLA284的§4.2 建议不要直接在 ISO1044收发器下使用铜缆,而 ISOW7841等数字隔离器可以从集成接地电容中受益?[/quot]

    建议不要在设备下的 PCB 中运行任何铜缆,这是适用于任何隔离器的通用建议。 运行此类铜可能会降低整体解决方案可能获得的有效隔离等级,因此建议避免使用此类铜。

    由于 ISOW7841集成了隔离直流/直流转换器,这可能对满足某些应用中的辐射排放构成挑战,因此建议将接合电容器作为缓解计划。 由于缝合电容器干扰了隔离等级,因此不宜使用它,但如果应用需要它来缓解辐射发射挑战,则可能需要使用它。

    与 ISOW7841相比,我们的第二代设备 ISOW7741有了显著的改进,因此,它应满足大多数应用的辐射辐射要求,而无需使用缝合电容器。 我们建议您考虑使用 ISOW7741而不是 ISOW7841来获得最佳的整体性能。

    [引用 userid="513019" url="~ë/support/isolation - group/isolation /f/isolation - forum/1085618/iso1044-In -数字隔离器-当电容隔离-技术-使用而不是磁隔离-技术]6. 除了  上述文献文档中的建议外,是否还有其他 EMC 建议来减少 ISO1044 (8引脚) CAN 收发器的排放?

    由于 ISO1044不集成隔离的 DC/DC 转换器,我们认为它在满足大多数应用的隔离相关 EMC 要求方面不会带来任何挑战。 如果在 CAN 总线端子上进行抗扰性测试时遇到任何困难,则这些端子可能需要额外的保护组件,如 TV 二极管。 保护的数量取决于应用程序的 EMC 要求。 请参阅下面的参考设计并参阅其设计指南文档,了解 CAN 总线的详细 EMC 测试报告。 由于这些是与 CAN 总线相关的测试,与隔离墙无关,因此它们同样适用于 ISO1044 CAN 总线保护。

    https://www.ti.com/tool/TIDA-00629

    [引用用户名="513019" url="~/support/solution-group/isolation/f/isolation-forum/1085618/iso1044-in 数字隔离器-何时使用电容隔离技术-使用而不是磁隔离技术]在数字隔离器中,何时使用磁隔离技术[引用/电容隔离技术],而不使用磁隔离技术[引用]

    现在请允许我谈谈最后一个问题。
    您可能已经注意到,隔离技术对最终用户是透明的。 电容式和磁性隔离技术均可实现信号隔离,最终用户可能不会感觉到设备在外部的行为方式有任何不同。 因此,不能明确地说,一个应用程序比另一个应用程序更好。 最重要的是设备绝缘额定值及其电气和开关规格。 无论使用何种隔离技术,这些技术都因设备而异。 因此,是整体设备规范定义了其在特定应用中的适用性。

    由于 TI 隔离器件使用 SiO2 (提供高介电强度,参见下图)作为绝缘材料进行隔离,因此我们获得了最高工作电压额定值之一。 例如,采用 DWW 封装的 ISO7841提供2000 V 有效值的交流工作电压和2828VDC 的直流工作电压。 这是业内最高的隔离器之一,因此,TI 隔离器即使在需要最高工作电压要求的应用中也适合使用。

    我希望此帖子能解答您的所有问题,并帮助您更好地了解 TI 隔离技术和产品。 如果你还有其他问题,请告诉我,谢谢。


    此致,
    科特谢瓦·拉奥

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好,Rao,  

    非常感谢快速,完整的回复。

    祝你度过美好的一天!

    此致,  

    毛罗

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好,Rao,  

    我的句子“对于“CANH”和“CANL”引脚处的差分信号,例如“CANH”上的正向电流和“CANL”上的回流电流,需要进行修正,因为 以下信息 对 PCB 布局非常重要。

    ISO1044输出处的 CANH 和 CANL 信号n´t 为“真差分信号”意义上的“差分信号”。

    “真差分信号”(如电缆中的双绞线)与不正确的“差分信号”有很大的不同。

    这方面的混淆是一个问题, 当涉及这些所谓的“差分信号”的印刷电路板布局时。

    Canh an CANL 和往常一样被错误地称为“差分信号” ,而不是“互补单端信号”。

    出于同样的原因,在“低压差分信号”(LVDS)组件中也会发现同样的错误。

     这种用词不当 的情况出现在下列文件中,正是导致混乱的原因:

    SLLA279 = CAN 总线连接的临界间距

    SLLA284 = 数字隔离器设计指南

    SLLA337 = 3.3V CAN (控制器局域网)收发器概述

    SLLA486 = 关于隔离 CAN 总线设计的热门设计问题

    主要区别在于,“CANH”轨的返回电流不在“CANL”轨上,而是在返回平面上。

     作为“互补单端信号”,CANH 和 CANL 不相互引用,因为它们确实需要一个回路基准面来获取它们的回路电流。

    如果路由太近,它们将会受到串扰。

    它们将 与任何其他单端信号一样独立路由,但必须达到其电气长度相等的要求。

    这样可以保留在交叉点切换的时间,并让接收器检测其逻辑状态变化。

    ISO1044 SLSFB0A 的数据表 实际上是正确的,因为它从未将 CANH 或 CANL 称为“差分信号”,但它只提到“差分电压”,因为它应该在这样一个收发器应用中。

    此致,  

    毛罗

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    您好,Mauro,

    感谢您跟进与 CAN 接口相关的问题。

    您的理解是正确的,CAN 接口在实际意义上不是模拟差分信号的差分。 尽管 CAN 不是真正的差动,但它仍然通过消除共模噪声提供了与真正差动信号相似的好处,因此,如果我们称之为 CAN 差动,它不一定是错误的。

    [引用 userid="513019" url="~ë/support/isolation - group/isolation /f/isolation - forum/1085618/iso1044-in a 数字隔离器-当电容隔离技术使用时-而不是磁隔离技术/4021260#4021260"]

    如果路由太近,它们将会受到串扰。

    它们将 与任何其他单端信号一样独立路由,但必须达到其电气长度相等的要求。

    [/引用]

    由于 CANH/CANL 线路同步切换且 CAN 接收器读取差异,我们认为它不应该对串扰产生任何重大影响。 我们建议将它们一起布线,以保持阻抗与通信电缆相似并匹配。

    如果您还有其他问题,请告诉我。 如果你有新的问题,我想请你将其作为一个新的问题发布,并带有相关标题,以便其他有类似问题的人只需通过搜索论坛就能找到答案。

    你度过了一个美好的周末!


    此致,
    科特谢瓦·拉奥

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    早上好,Rao

    我理解你的观点。

    对于可能会看到此问题的人,还应该提供以下更多信息来源。

    Lee Ritchey,Eric Bogatin 和 Rick Hartley 是电磁兼容性和信号完整性方面的“gurus”:

    1.“差分信号处理及其设计要求”(Lee Ritchey)

       https://www.speedingedge.com/PDF-Files/DiffSigDesign.pdf

      我读过的最伟大的文章之一。

      它还澄清了两个端接电阻器与一个双值端接电阻器不同的原因:

      n´t 模式噪声不能  通过一个差分电阻器进行过滤。

      此外 ,还澄清 了今天仍然存在的许多误解,尽管这篇文章是在2008年撰写的。

      n´tn´t,为什么 PBC 上的信号不能是“差分信号”,因为信号不能扭曲(请参阅第15页中间的段落)。

    2.“信号完整性基本原则”(EPSI - Eric Bogatin)

       https://www.bethesignal.com/bogatin/product_info.php?cPath=88&products_id=833

    3.“差分信号不需要差分阻抗” (Lee Ritchey)

       https://www.speedingedge.com/PDF-Files/diffsig.pdf

    4."SerDes 2 LVDS vs True Differential (串行串行2 LVDS 与真差动)"

       https://www.youtube.com/watch?v=qEI31nNltFY

      它指出了“真差分信号”和所谓“差分信号”之间的主要区别。

      “ 真差分信号”的要点如下:

       答:他们有两个变压器,一个在 TX 端,一个在 RX 端

       B.它们的电缆是扭曲的, 它们在电气和 物理上完全对称

       C."正极"(p)信号的返回电流参考为"负极"(n) 信号,  

         它是“互补单端信号”或“单端互补信号”的返回平面

    5.“你的差速器对希望你知道什么” ( 2018年 AltiumLive 主题演讲中的 Rick Hartley)

       https://www.youtube.com/watch?v=QG0Apol-oj0&t=3s

      一段基于李·里奇所提供知识的视频

    在分析了上述信息来源后 ,很清楚为什么将单端 互补信号”称为 “差分信号”,而不会再留下适当的空间来指原本 应该是的“差分信号”,避免混淆的唯一方法是使用 “真差分信号”的形容词“真”。

    n´t,我不想 浪费时间谈论正确的术语,来指出一些问题: 重要的是,正确的知识就是要正确处理这个话题。

     众所周知,使用适当的术语或详细的术语n´t 似乎 并不令人感兴趣。

    当本杰明·富兰克林首次尝试用电时,他选择电流方向的概率为50%。

    ´s 在墨菲法律中,他选择了错误的法律。 n´t,这似乎是一个问题。

    n´t ,当约瑟夫·汤普森1897年发现电子的电流正确时,全世界都没有改变《课本》。

    这是众所周知的,一切都是´s 正常的,所以一切都是“好的”。

    感谢您的支持, 祝您一周有个良好的开端!

    此致,

    毛罗

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好,Mauro,

    感谢您为 E2E 社区共享与差分信号相关的更多信息。 感谢。

    我希望你也能度过一个愉快的星期。


    此致,
    科特谢瓦·拉奥