ZHCABR6A September 2018 – August 2022 ISO224
應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)
引言
在高壓工業(yè)應(yīng)用中，為了確定功率和能量，必須同時(shí)測(cè)量高側(cè)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(lái)測(cè)量電壓。德州儀器 (TI) 提供了各種針對(duì)電壓和電流檢測(cè)進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)型和增強(qiáng)型隔離式放大器。
ISO224 下一代 ISO12x，是一款高精度增強(qiáng)型隔離式放大器，旨在為高壓工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用的 ±10V 信號(hào)進(jìn)行隔離式電壓檢測(cè)。該器件具有非常高的輸入電阻，非常適合電壓檢測(cè)應(yīng)用，并提供了改進(jìn)的隔離等級(jí)、更高的性能以及簡(jiǎn)化的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和診斷。
典型應(yīng)用包括但不限于：
圖 1-1 顯示了 ISO224 在電力線監(jiān)控中的實(shí)現(xiàn)情況。
圖 1-1 使用 ISO224 進(jìn)行交流電壓檢測(cè)ISO224 改進(jìn)的隔離等級(jí)
借助TI 的電容隔離技術(shù)， 可實(shí)現(xiàn)更高的工作電壓和最長(zhǎng)的絕緣柵壽命，工程師現(xiàn)在可以設(shè)計(jì)出更強(qiáng)大、更可靠的系統(tǒng)。ISO224 已通過(guò) DIN VDE V 0884-11 和 UL1577 的全面認(rèn)證，可承受 1500VRMS 的隔離工作電壓擊穿，并提供 7071kVpeak 的增強(qiáng)型電隔離。
該器件還具有 80kV/μs（典型值）的高 CMTI，在高共模瞬態(tài)下保持安全運(yùn)行并確保數(shù)據(jù)完整性。
| 參數(shù) | ISO124 | ISO224 |
|---|---|---|
| 符合 DIN VDE V 0884-11 標(biāo)準(zhǔn)的隔離工作電壓（最大值）(VRMS) | 未指定 | 1500 |
| 隔離瞬態(tài)過(guò)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(guò) ISO224 獲得更高的性能
ISO224 提供 2 個(gè)性能等級(jí)，可在擴(kuò)展的工業(yè)工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確的測(cè)量，從而使工程師能夠設(shè)計(jì)高精度系統(tǒng)并克服當(dāng)前的性能限制。
ISO224 可提供以下特性：
- 測(cè)量更準(zhǔn)確，失調(diào)電壓更低和增益誤差更小
- 信號(hào)源阻抗對(duì)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(nèi)溫度穩(wěn)定性更高，失調(diào)電壓更低和增益誤差漂移更小
- 使用范圍越廣，系統(tǒng)響應(yīng)越快，輸出帶寬越寬
| 參數(shù) | ISO124 | ISO224A | ISO224B |
|---|---|---|---|
| 輸入電阻（典型值）(MΩ) | 0.2 | 1.25 | 1.25 |
| 輸入失調(diào)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(tǒng)級(jí)改進(jìn)
ISO224 在高側(cè)采用單電源供電，具有集成電壓檢測(cè)功能，可減少布板空間。
ISO224 可提供以下特性：
- 采用單極高側(cè)電源 VDD1 ，簡(jiǎn)化了隔離電源的設(shè)計(jì)，減小系統(tǒng)尺寸，并降低成本
- 通過(guò) ISO224 失效防護(hù)模式、集成電壓檢測(cè)功能（當(dāng)高側(cè)電源 VDD1 缺失時(shí)激活）簡(jiǎn)化系統(tǒng)級(jí)診斷
- 通過(guò)支持直接連接到具有 5V 輸入的 ADC 的全差分輸出結(jié)構(gòu)，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(shù) | 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(hù)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(jié)語(yǔ)
由于隔離式放大器是高壓工業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵元件，因此選擇既能滿足性能要求、又能在惡劣環(huán)境中提供最高可靠性并支持最長(zhǎng)使用壽命的器件至關(guān)重要。ISO224 為設(shè)計(jì)人員提供了增強(qiáng)型隔離的所有優(yōu)勢(shì)，具有更高的工作電壓和更長(zhǎng)的使用壽命，支持在擴(kuò)展的工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確的測(cè)量，并為緊湊型設(shè)計(jì)減少了布板空間。