Infineon ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器評估板使用指南

在高壓應用中，隔離技術至關重要，它不僅能保障安全，還能提升電氣抗噪能力。英飛凌科技推出的 ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器系列產品，以其卓越的性能滿足了市場對隔離產品不斷增長的需求。為了方便工程師對這些產品進行評估，英飛凌還提供了 EVAL_ISO_2DIB0410F 評估板。下面，我們就來詳細了解一下這些產品。

文件下載：Infineon Technologies EVAL_ISO_2DIB0410F評估板.pdf

英飛凌 ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器介紹

ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器基于無芯變壓器（CT）技術，采用兩個堆疊的線圈，中間以 $SiO_{2}$ 作為絕緣材料，具備諸多出色特性：

1. 封裝與環(huán)保：符合 RoHS 標準的 PG - DSO - 8 窄體 150 mil 封裝，尺寸為 5x4 mm，兼顧了環(huán)保與緊湊設計。
2. 高抗干擾能力：共模瞬態(tài)抗擾度大于 100 kV/μs，能在復雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。
3. 寬電壓范圍：工作電壓范圍為 2.7 至 6.5 V（絕對最大 7.5 V），可適應多種電源條件。
4. 精準定時：典型傳播延遲為 26 ns，偏差為 - 4/+6 ns，確保信號傳輸?shù)臏蚀_性。
5. 低功耗：在 3.3 V 和 1 Mbps 條件下，最大功耗僅 3.3 mA，有助于降低系統(tǒng)能耗。
6. 輸入閾值選項：提供 CMOS 可變和 TTL 固定輸入閾值選項，滿足不同應用需求。
7. 引腳兼容性：與市場上所有 SOIC - 8 窄體封裝（150 mil）的雙通道數(shù)字隔離器產品引腳兼容，方便替換和升級。

該系列產品包含多種變體，如 2DIB0400F、2DIB0401F 等，不同變體在通道配置、輸入閾值、默認輸出狀態(tài)和隔離等級等方面有所差異。其目標應用廣泛，涵蓋電信和服務器電源系統(tǒng)中的 DC - DC 模塊、集成功率級氮化鎵（GaN - IPS）的高端浮動 PWM 信號傳輸以及隔離式 UART 和 CAN 通信等領域。

EVAL_ISO_2DIB0410F 評估板

整體概述

評估板默認組裝了數(shù)字隔離器 ISOFACE? 2DIB0410F（2 + 0，TTL 輸入閾值，默認輸出低）變體，也可用于評估該雙通道數(shù)字隔離器系列的其他產品變體，但這些變體需單獨訂購。評估板采用四層 PCB 設計，使用標準 FR - 4 類環(huán)氧樹脂作為 PCB 材料，旨在實現(xiàn)高 EMC 性能，即使在高速數(shù)據(jù)操作下也能穩(wěn)定運行。

板層堆疊

為了在高達 40 Mbit/s 的高速數(shù)據(jù)率下實現(xiàn)低 EMI 性能，評估板采用了四層 PCB 設計：

1. 第一層（高速層）：用于高速信號走線，如信號輸入和輸出。
2. 第二層（接地層）：位于中間，提供屏蔽效果，減少信號干擾。
3. 第三層（電源層）：為數(shù)字隔離器的所有電源走線服務，確保電源穩(wěn)定供應。
4. 第四層（接地層）：由于沒有低速信號走線，該層作為接地層，進一步增強屏蔽效果。

原理圖與布局

評估板提供了詳細的原理圖和布局圖。在布局方面，中間的隔離屏障寬度為 4 mm，各層均有設置，且該區(qū)域內無走線、焊盤或過孔，以保證隔離效果。

評估板特性

1. 信號測量支持：支持使用高速探頭測量所有電源、輸入和輸出信號，但相應的連接器需單獨組裝。
2. SMA 連接器支持：支持邊緣安裝的同軸（SMA）連接器，同樣，SMA 連接器也需單獨組裝。
3. 引腳易訪問性：輸入和輸出引腳易于訪問，方便連接額外的濾波器、負載以及上拉和下拉電阻等組件，不過這些組件也需單獨組裝。

功能描述

連接方式

電源連接

評估板提供兩個電源連接（VDD1 和 VDD2），分別為數(shù)字隔離器的兩側提供電源。每個電源連接都有邊緣安裝的 SMA 連接器和端子塊可供選擇，使用 SMA 連接器時需組裝相應的跳線。同時，為了測量電源信號，還設計了用于高速探頭連接的排針。此外，在數(shù)字隔離器的每一側都設計了三個旁路電容，以減少電源線上的噪聲。

信號連接

每個通道有兩個輸入和兩個輸出連接，根據(jù)組裝的產品變體不同，輸入和輸出連接的配置也有所不同。以 2 + 0 數(shù)字隔離器 ISOFACE? 2DIB0410F 為例，每個輸入和輸出都有邊緣安裝的 SMA 連接器和端子塊，使用 SMA 連接器時需組裝相應的跳線，端子塊也可用于連接高速探頭進行監(jiān)測。對于 1 + 1 數(shù)字隔離器 ISOFACE? 2DIB1410F，也有相應的信號連接配置示例。

配置選項

為了方便評估，每個數(shù)據(jù)通道（A 和 B）的輸入和輸出連接都可以單獨配置，包括阻抗匹配、負載和上拉/下拉電阻等。每個數(shù)據(jù)通道在輸入和輸出側都有三個下拉電阻和一個上拉電阻，結合 SMA 連接器的跳線，可對每個輸入和輸出進行單獨的阻抗匹配。此外，還可以為每個輸入數(shù)據(jù)通道組裝輸入濾波電容，為每個輸出數(shù)據(jù)通道組裝輸出負載電容。

操作與典型波形

評估板通常使用兩個隔離的直流電源進行操作。文檔中給出了典型的操作配置圖以及在 200 kHz 和 1 MHz PWM 下測量的輸入和輸出波形示例，方便工程師觀察和分析信號傳輸情況。

高壓能力

該評估板設計符合 3000 VRMS 基本隔離規(guī)范，不建議進行超過 3000 VRMS 的高壓測試。同時，需要注意的是，該評估板并非用于評估任何高壓安全功能，否則可能導致人身傷害、死亡或財產損失。

物料清單

文檔提供了評估板的詳細物料清單，包括電容、電阻、數(shù)字隔離器、連接器等組件的數(shù)量、型號、制造商等信息，方便工程師進行采購和組裝。

英飛凌的 ISOFACE? 雙通道數(shù)字隔離器及其評估板為工程師在高壓應用設計中提供了強大的工具和可靠的解決方案。通過對評估板的使用和對產品性能的評估，工程師可以更好地選擇適合自己應用的隔離器產品。在實際設計過程中，你是否遇到過類似隔離器應用的難題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗。