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淺析數字電容隔離器的磁場(chǎng)抗擾度

作者： 時(shí)間：2016-12-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏


電容隔離器的結構

電容隔離器由兩塊硅芯片—一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收機組成（請參見(jiàn)圖2）。數據傳輸在由兩個(gè)電容構成的差動(dòng)隔離層之間進(jìn)行，在每個(gè)電容的二氧化硅 (SiO2) 電介質(zhì)兩端都有一塊銅頂片和一個(gè)導電硅底片。發(fā)送器芯片的驅動(dòng)器輸出通過(guò)一些接合線(xiàn)連接到接收機芯片上隔離電容的頂片。通過(guò)將電容的底片連接接收機輸入構成了一個(gè)導電環(huán)路。圖3顯示了隔離層的等效電路結構圖，并標示出了金接合線(xiàn)之間的環(huán)路區域。很明顯，穿過(guò)該環(huán)路的磁場(chǎng)將會(huì )產(chǎn)生一個(gè) EMF，其表示下面RC網(wǎng)絡(luò )的輸入電壓噪聲Vn1。我們常常碰到的第二種差動(dòng)噪聲部分Vn2，其產(chǎn)生原因是共模噪聲到差動(dòng)噪聲的轉換。兩個(gè)噪聲分量共同組成了綜合噪聲Vn。如果只考慮EMF的影響，則可以保守地將Vn一分為二：




圖2 電容隔離器內部結構的簡(jiǎn)化結構圖


圖3 隔離層的等效電路結構圖

若要觸發(fā)接收機，RC網(wǎng)絡(luò )的輸出必須提供一個(gè)差動(dòng)輸入電壓VID，其超出了接收機輸入閾值。是否出現偽觸發(fā)，具體取決于RC網(wǎng)絡(luò )的增益響應G（f）。

將差動(dòng)網(wǎng)絡(luò )轉換為單端網(wǎng)絡(luò )（請參見(jiàn)圖4），簡(jiǎn)化了G (f) 的推導過(guò)程，但卻要求C′1 = 2C1，R′1= R1/2，C′2 = 2C2，以及 R′2 = R2/2。


圖4 單端RC網(wǎng)絡(luò )

一次電路仿真證實(shí)了RC網(wǎng)絡(luò )為一個(gè)一階高通濾波器，其C′1和R′1為主要組件，頻率高達100 MHz（參見(jiàn)圖5中藍色曲線(xiàn)）。超出這一頻率以后，寄生組件C′2和R′2生效，從而引起稍稍偏離于線(xiàn)性的斜率。因此，頻率達到100 MHz 以后，增益響應可以表示為VID/vn的比：



確定不會(huì )引起偽接收機觸發(fā)的最大允許噪聲，要求對方程式5求解vn：



然后，將vn代入方程式4，得到以伏特為單位的最大容許EMF：



將EMF代入方程式3，得到最大可能磁通密度：




圖5 增益幅度頻率響應 |G(f)|

關(guān)鍵詞： 隔離抗擾數字電

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