ZHCABR6A September 2018 – August 2022 ISO224
應用簡報
引言
在高壓工業應用中，為了確定功率和能量，必須同時測量高側電壓和電流。可以使用電阻分壓器電路，然后使用隔離式放大器來測量電壓。德州儀器 (TI) 提供了各種針對電壓和電流檢測進行優化的基礎型和增強型隔離式放大器。
ISO224 下一代 ISO12x，是一款高精度增強型隔離式放大器，旨在為高壓工業應用中廣泛使用的 ±10V 信號進行隔離式電壓檢測。該器件具有非常高的輸入電阻，非常適合電壓檢測應用，并提供了改進的隔離等級、更高的性能以及簡化的系統級設計和診斷。
典型應用包括但不限于：
圖 1-1 顯示了 ISO224 在電力線監控中的實現情況。
圖 1-1 使用 ISO224 進行交流電壓檢測ISO224 改進的隔離等級
借助TI 的電容隔離技術， 可實現更高的工作電壓和最長的絕緣柵壽命，工程師現在可以設計出更強大、更可靠的系統。ISO224 已通過 DIN VDE V 0884-11 和 UL1577 的全面認證，可承受 1500VRMS 的隔離工作電壓擊穿，并提供 7071kVpeak 的增強型電隔離。
該器件還具有 80kV/μs（典型值）的高 CMTI，在高共模瞬態下保持安全運行并確保數據完整性。
| 參數 | ISO124 | ISO224 |
|---|---|---|
| 符合 DIN VDE V 0884-11 標準的隔離工作電壓（最大值）(VRMS) | 未指定 | 1500 |
| 隔離瞬態過壓（最大值）(VPEAK) | 2100 | 7071 |
| 浪涌隔離電壓（最大值）(VPEAK) | 4000 | 12800 |
| CMTI（典型值）(kV/μs) | 未指定 | 80 |
通過 ISO224 獲得更高的性能
ISO224 提供 2 個性能等級，可在擴展的工業工作溫度范圍內進行更加穩定和準確的測量，從而使工程師能夠設計高精度系統并克服當前的性能限制。
ISO224 可提供以下特性：
- 測量更準確，失調電壓更低和增益誤差更小
- 信號源阻抗對整體增益誤差的影響更小，輸入電阻更高（最小值為 1MΩ）
- 在更寬的溫度范圍內溫度穩定性更高，失調電壓更低和增益誤差漂移更小
- 使用范圍越廣，系統響應越快，輸出帶寬越寬
| 參數 | ISO124 | ISO224A | ISO224B |
|---|---|---|---|
| 輸入電阻（典型值）(MΩ) | 0.2 | 1.25 | 1.25 |
| 輸入失調電壓（最大值）(mV) | ±50 | ±50 | ±5 |
| 輸入溫漂（最大值）(μV/°C) | ±200（典型值） | ±60 | ±15 |
| 增益誤差（最大值）(%) | ±0.5 | ±1 | ±0.3 |
| 增益誤差漂移（最大值）(ppm/°C) | ±10（典型值） | ±60 | ±35 |
| 輸出帶寬（典型值）(kHz) | 50 | 185 | 275 |
| 溫度范圍 (°C) | -25 至 85 | -55 至 125 | -55 至 125 |
ISO224 系統級改進
ISO224 在高側采用單電源供電，具有集成電壓檢測功能，可減少布板空間。
ISO224 可提供以下特性：
- 采用單極高側電源 VDD1 ，簡化了隔離電源的設計，減小系統尺寸，并降低成本
- 通過 ISO224 失效防護模式、集成電壓檢測功能（當高側電源 VDD1 缺失時激活）簡化系統級診斷
- 通過支持直接連接到具有 5V 輸入的 ADC 的全差分輸出結構，減少了布板空間
- 減小 60% 以上的封裝，從而減少布板空間
封裝信息
| 參數 | ISO124 | ISO224 |
|---|---|---|
| 電源 | 雙極 | 單極 |
| VDD1 (V) | ±15 | 4.5-18 (LDO) |
| VDD2 (V) | ±15 | 4.5-5.5 |
| 輸入電壓范圍 (V) | ±10/（FSR：±12.5） | ±12（FSR：±12.3） |
| 失效防護模式 | 否 | 是 |
| 輸出 | 單端 | 差分 |
| 輸出電壓范圍 (V) | ±10 | ±4 |
| 封裝 | 17.9mm × 7.5mm (PDIP-16) | 5.85mm x 7.50mm (SOIC-8) |
| 20.01mm × 6.61mm (SOIC-28) |
結語
由于隔離式放大器是高壓工業應用中的關鍵元件，因此選擇既能滿足性能要求、又能在惡劣環境中提供最高可靠性并支持最長使用壽命的器件至關重要。ISO224 為設計人員提供了增強型隔離的所有優勢，具有更高的工作電壓和更長的使用壽命，支持在擴展的工作溫度范圍內進行更加穩定和準確的測量，并為緊湊型設計減少了布板空間。