如何利用電容式數字隔離器進(jìn)行設計

在底層布線(xiàn)低速控制信號。這些信號鏈路擁有足夠的余量來(lái)承受過(guò)孔引起的中斷，從而實(shí)現了更大的靈活性。

受控阻抗傳輸線(xiàn)是特性阻抗Z0始終受控于其幾何特性的走線(xiàn)。走線(xiàn)長(cháng)度大于15mm(tr=1ns)和 30mm(tr=2ns)時(shí)，走線(xiàn)阻抗必須要與隔離器輸出阻抗Z0~rO匹配(如圖4所示)，使信號反射最小化。這被稱(chēng)為源阻抗匹配。

圖 4 源阻抗匹配：Z0 ~ rO

隔離器的動(dòng)態(tài)輸出阻抗r0，可以通過(guò)隔離器數據手冊中列出的近似電壓-電流輸出特性線(xiàn)性部分得到。一般來(lái)說(shuō)，標準輸出阻抗大約為70Ω。因此，對一條標準的2盎司鍍銅線(xiàn)和電介質(zhì)為4.5的FR-4而言，接地層上8mm寬、10mm長(cháng)的走線(xiàn)幾何形狀會(huì )產(chǎn)生所需的70Ω特性阻抗。

布線(xiàn)指南

建議遵循下列幾條主要的布線(xiàn)原則，以保持信號完整性和低EMI。

為了將串擾降至10%以下，需保持信號走線(xiàn)是高速信號層到接地層距離的三倍(d=3h)。信號走線(xiàn)下的回流密度遵循1/[1+(d/h)2]函數，因此其在d>3h點(diǎn)上的密度會(huì )非常低，從而避免鄰近走線(xiàn)中出現較大的串擾(請參見(jiàn)圖5)。

圖 5 利用 d = 3h 來(lái)最小化串擾

使用45o走線(xiàn)彎曲(或者斜切式彎曲)而非90o彎曲，可保持有效的走線(xiàn)阻抗并避免信號反射。

為了實(shí)現在噪聲環(huán)境下的工作，將隔離器的閑置啟動(dòng)輸入通過(guò)一個(gè)電阻器(1kΩ到10kΩ)連接到合適的參考層。將高電平有效、高位允許輸入連接到電源層，同時(shí)將低電平有效輸入連接至接地層。

當過(guò)孔電感增加信號路徑電感時(shí)，要避免各層隨快速信號走線(xiàn)改變。

在隔離器與周?chē)娐分g使用較短的走線(xiàn)長(cháng)度可避免噪聲引入。數字隔離器通常會(huì )帶有隔離式DC/DC轉換器，后者提供了跨越隔離層的電源。由于隔離器的單端傳輸信號對噪聲引入過(guò)于敏感，因此鄰近DC/DC轉換器的開(kāi)關(guān)噪聲可以很容易被長(cháng)信號走線(xiàn)引入。

將大容量電容(比如10μF)置于靠近電源如穩壓器旁，或是在電源進(jìn)入PCB的地方。

通過(guò)將電容的電源端直接連接至器件的電源端，然后經(jīng)過(guò)孔連至Vcc層，在器件上安裝小容量的0.1μF或0.01μF旁路電容。經(jīng)數個(gè)過(guò)孔將電容接地端連接至接地層(請參見(jiàn)圖6)。

圖 6 將旁路電容直接連接至 Vcc 終端

將多個(gè)過(guò)孔用于連接旁路電容和其他保護器件(例如：瞬態(tài)電壓抑制器和齊納二極管)，從而最小化接地連接的過(guò)孔電感。

總結

盡管關(guān)于PCB設計的資料有很多，但本文主要提供一些涉及數字隔離器電路板設計的建議。遵循這些建議將有助于在最短的時(shí)間內完成一個(gè)符合EMC標準要求的電路板設計。