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电容隔离电路 隔离电源跨接电容

时间:2022-04-29 09:23:21 来源:PCBA 点击:0

电容隔离电路 隔离电源跨接电容

电子设备的使用和设计安全规范不断更新,电振动分离器几乎是所有资料提取和资料传输系统的必需元件。传感器和致动器内潜藏着危险的高压电,为了隔离控制系统的低电压电路,使用数字同位器是一种方法。

为了简化分离系统PCB设计,本文描述了信号路径中电容式数字位分离器的基本功能和分离器的位置,并提供了一个可以成功设计电路板的重要建议。

昨天

图1是包括高速和低速信号路径的电容式数字分离器的简化示意图。高速路径(蓝色)传输100kbps~150Mbps的信号,低速路径(橙色)传输100kbps~DC的信号。

图1:电容式数字分离器的示意图。

蓝色路径处理的高速信号由于容量分离故障而定义为高速暂定状态,后续的逆变器(FF)将暂定状态转换为与输入信号相同形状、同相脉冲,内部监视计时器(WD)检查高速信号边缘的固定出现次数。在低频输入信号的情况下,连续信号的边缘的持续时间离开监视定时窗口,所以监视器计时器必须将输出切换的位置从高速路径(位置1)转换为低速路径(位置2)。

低速路径处理的功能元件比高速路径多。由于低频输入信号需要隔离屏障以承受较大的容量,所以输入信号用于执行内部振荡器(OSC)的载波频率脉冲宽度调变PWM。这创造了足够的频率来通过容量障碍。由于输入被调整,为了防止向输出的传输,需要消除实际资料的高频载波低通滤波器LPF。

消息链中的位置

数字分离器可以被分成单个信道、双信道、三信道、四信道设备等,并且可以用于单向和双向操作。其共同点是没有遵循特定接口标记淮,使用3V/5V逻辑切换技术;可以只利用电流来分离数字单端(SE)数据线路。

最后一点可以说是设计上的限制,图2示出了如何分离低电压SPI、高电压RS232、差动USB和差动CAN/RS485等多个接口,但是所有接口都需要在分离接口的一端3V/5V部分放置数字同位器。

图2:数字分离器必须位于分离接口的一端。

数字分离器的上升和减少时间为1?由于是2纳秒,长信号线长讯号迹线的特性阻抗与分离器输出的源阻抗不匹配,所以产生信号反射的可能性很高。因此,分离器建议位于对应于诸如控制器、驱动器、接收器、收发器等资料源的资料时隙附近。在这个无法构成的设计中,需要使用被控制的阻抗传输线。

PCB设计要点

关于数字电路板,请使用标淮FR-4环氧玻璃作为PCB材质。该材质符合UL94-V0的需求,与低成本的材质相比,可以降低高频的介电损伤,减少湿度吸收,增加强度和硬度,在可燃性方面可以提高自我灭火能力。

为了实现低EMI PCB设计,建议按照高速信号层、接地面、电源面和低频信号层的顺序,使用至少4层重复(图3)。

图3:推荐的4层重叠。

分布在最顶层的高速信号迹线能够可靠地连接同位素及对应的驱动器,缩短信号迹线的长度,避免通过孔,还需要将迹线电感抑制到最小限度。

当在高速信号层的下面施加固定接地面时,确实实现接地层与信号迹线之间的电耦合,控制传输路径之间的相互连接阻抗,大幅降低电磁干扰EMI,固定接地面可以是作为回流电流的绝好的低电感路径。

当在接地面下面加上电源面时,这两个参考面可以另外生成大约100pF/in2的高频旁路容量。

由于在下部进行低速控制信号的配线,这些信号具有充分的容许限度,能够忍受通过孔而引起的中断,所以能够实现更大的弹性。

被控制阻抗的传输路径都是具有特性阻抗Z0的迹线,形状影响Z0深受其。在超过15厘米(收发时间1纳秒)及超过30厘米(收发时间2纳秒)的情况下,迹线阻抗为了将被称为源阻抗匹配的信号反射抑制到最小限度,必须符合同位素的输出阻抗Z0~rO(图4)。

图4:源阻抗匹配:Z0?rO。

对于间隔器资料表所示的电压电流输出特性,可以使用与之对应的线性段来确定间隔器的动态输出阻抗r0。根据经验规则,一般输出阻抗约为70Omega。因此,2盎司铜镀层标淮迹线厚度和4.5 FR63?对于4个介质,宽8厘米,高10厘米,可以生成位于接地平面上迹线所需的70Omega。属性阻抗。

配线要点

为了维持信号的一致性,使信号变低EMI,关于配线的主要推荐事项如下所示。

为了将串音crosstalk降低到10%以下,必须相互隔开信号迹线,保持从信号迹线到接地高度的3倍(d=3h)的间隔。因为信号迹线的回流电流密度用1/1+(d/h)2函数表示,所以密度达到dgt。在3h中,足够低以避免相邻迹线的显著串音的出现(图5)。

图5:藉由d=3h将串音抑制到最小限度。

使用45deg。迹线不是90deg,而是弯曲(或倒角)。弯曲保持有效的迹线阻抗,能够避免信号反射。

要在噪声较大的环境中工作,请通过电阻输入未使用的同位素(1kOmega。10kOmega;)连接到适当的参考平面。此外,将高效率((active-high的高功率输入与电源平面连接,将低效率输入与接地平面连接。

由于导通增加了信号路径的电感,所以避免使用快速调整的信号迹线对各层进行变换。

通过在同位器和周边电路之间使用消息号码迹线,可以避免噪声钳位。数字串行63?同位素通常是组合独立DC/DC转换器的同位素?提供超越屏障的电源。因为同位器的单端传输信号对噪声钳位相当敏感,所以长信号线容易钳位相邻的DC/DC转换器切换噪声。

在电压调节器那样的供给源附近设置大量的容量(即10mu;F),或者设置在电源进入PCB的位置。

装置上放小0.1mu。F或0.01m;将容量的电源端子直接连接到装置的供电端子,通过孔Vcc连接到平面的方法,F旁路容量。另外,通过电容的接地端与接地面连接(图6)。

图6:将旁路容量直接连接到Vcc端子。

多个检修可用于连接旁路电容和其它保护装置,例如暂态电压擦除器和Zener二极管,以最小化接地连接的大修电感。

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