г. Киев, ул. Северо-Сырецкая 1-3
т. (044) 400-00-46 т/ф. (044) 594-26-75

Рекомендации по использованию серий IL2.., IL5.., IL6.., IL7..

http://www.nve.com/Downloads/ab16.pdf

 

Application Bulletin AB-16

    Назначение этой статьи – указать на особенности различных серий микросхем и рекомендовать применения, в которых те или иные микросхемы будут лучшими.

 

Устройство микросхем GMR изоляторов

    Все микросхемы цифровых изоляторов фирмы NVE имеют похожую структуру: аналоговый или цифровой сигнал на входе создает магнитное поле, которое воспринимается резистивным GMR мостом и, если изменения выходного напряжения моста досточно для срабатывания компаратора, на его выходе произойдет изменение логического уровня. Рекомендуемые серии изоляторов для различных требований приложений приведены в Таблице 1.
Предполагаемые требования
Особенности конструкции
Рекомендуемые серии
Малая потребляемая мощность ВЧ импульсы тока в катушке (2,5 ns) IL7xx, IL2xx, IL5xx
Высокая скорость передачи Широкая полоса GMR сенсора IL7xx, IL2xx, IL6xx
Малые PWD, 50 ps джиттер Высокая скорость нарастания тока в катушке IL7xx, IL2xx, IL6xx
Малые остаточные выбросы в спектре сигнала Возможность фильрации (один синхроген-р в системе) IL7xx, IL2xx, IL6xx
Стойкость к переходным помехам Перекрестная топология GMR моста, малые емкости Все серии
Аналоговый или дифф. входной сигнал Пассивный вход (выводы катушки) IL6xx
Начальный уровень определен Наличие схемы опроса входа или пассивный вход IL5xx, IL6xx
Повышенные требования к межканальной изоляции Изоляция интегральных катушек индуктивности IL611, IL613
Выход монтажное ИЛИ Открытый сток на выходе IL6xxA (только с суфф.“A” )
Отказоустойчивый режим При обрыве (отсутствии тока) вых. уровень определен IL6xx
Стабильность постоянного уровня Линейная ф-ция передачи или наличие схемы опроса входа IL6xx (linear), IL5xx
Замена (наиболее адекватная) оптоизоляторов Пассивный (токовый) вход IL6xx
Оптимальные по цене Наличие схемы опроса входа IL5xx

Табл.1

    Малая потребляемая мощность достигнута благодаря тому, что через катушку индуктивности проходит ток не входного сигнала, а узкие импульсы (2.5ns, порядка 50mA) после дифференцирующей цепочки. Амплитуда и длительность импульсов не зависит от ширины импульса входного сигнала, хотя средняя мощность потребления, конечно, возрастает при увеличении скорости передачи.

    Серия IL600 имеет линейную передаточную функцию. При протекании тока через входную индуктивность порядка 5 mA (от –In к +In) открывается нижнее плечо выходного каскада. Когда значение тока падает ниже 0.5 mA, выход переключается в «1», подтягиваясь к напряжению питания. Серия IL600 ведет себя точно как оптопара с логическим выходом. И хотя при частотах порядка 1 MHz оптопары могут потреблять и меньший ток, при частотах выше 15 MHz микросхемы IL6xx становятся наименее энергоемкими.

Data Rate (Mbps)
IL2xx
IL6xx
IL5xx
IL7xx
2
0.7
8
0.8
0.7
40
14
11
-
14
100
40
15
-
40

Табл.2 Мощность потребления (без нагрузки) в mW на канал при 3.3V.

    Высокая скорость передачи ограничивается КМОП-логикой до и после сенсора (для IL500 еще и схемой опроса входа). Сам GMR мост имеет полосу пропускания 2 GHz.. Тем не менее, для скоростей от 2 Mbps до 150 Mbps изоляторы фирмы NVE вполне подходят.
    Малые искажения (PWD) и джиттер тоже зависят от полосы пропускания GMR сенсора, а также от симметрии его элементов..NVE использует лазерную подгонку, обеспечивая типичные значения менее 1 ns для PWD и 50 ps для джиттера.
    Малые остаточные выбросы в спектре сигнала - из-за отсутствия внутренних синхроимпульсов, которые обычно используются в схемах с трансформаторами, емкостями или в схемах с ВЧ несущей..
    Стойкость к переходным помехам порядка 30 kV/µs для всех NVE изоляторов является результатом симметричной перекрестной топологии GMR моста.
    Аналоговый, дифференциальный аналоговый и дифференциальный цифровой сигналы могут быть гальванически развязаны с помощью серии IL600. Многие типы сигналов позволяют подавать их на пассивные входы этой серии, выбирая соответствующий номинал для токозадающего резистора (порядка 5 мА).
Например, дифференциальные сигналы стандартов RS-422, RS-485 и RS-232 могут быть гальванически развязаны, не требуя никаких дополнительных RS-xxx приемников.
В схемах трансляции уровней низковольтные цифровые сигналы (от 1.2 V до 2.8 V) могут подаваться на выводы катушки (–In и +In) и легко транслироваться в уровни 3-х или 5-вольтовой логики.
Тот факт, что серия IL600 является токовой, позволяет запитывать вход с любого источника напряжения (вплоть до 400 Vrms), ограничивая ток выбором соответствующего резистора.
Характеристики межканальной изоляции дают возможность собирать сигналы от разнесенных источников для совместной обработки контроллером, мониторинга питания и прочих применений.
Если требуется монтажное ИЛИ для систем безопасности и других приложений, микросхемы IL6xxA (с суффиксом “A” ), имеющие на выходе «открытый сток», позволяют получить простую схему, в которой использован один «подтягивающий» резистор.
    Отказоустойчивый режим, имеющийся в серии IL6xx, однозначно определяет состояние выхода при обрыве входа или отсутствии тока в катушке. Эта функция, наряду со Стабильностью постоянного уровня, требуется в приложениях, где сбои питания не должны приводить к конфликтам. К примеру, в CAN-сети сбой питания приводит к появлению низкого уровня, вызывая программируемый останов.
    Стабильность постоянного уровня требуется в приложениях с медленно меняющимся входным уровнем, а несоответствие уровней недопустимо. Серия IL500 содержит схему опроса входа, которая гарантированно устанавливает выходной уровень в соответствии со входным после первого же синхроимпульса.
Отличием микросхем IL510 и IL515 является наличие вывода SYNC для подключения к стандартной шине Power On Reset для гарантированной установки выхода после сброса.
    Замена (наиболее адекватная) оптоизоляторов может быть осуществлена с помощью серии IL600. Конечно, не всего спектра, но что касается логических применений, то в некоторых случаях не нужно даже переделывать печатную плату: соответствие оптоизоляторам - вплоть до цоколевки. Не стоит при этом забывать о преимуществе индуктивности перед входным светодиодом: она не боится переполюсовки входа. Возможность подачи дифференциального входного сигнала – особенность именно этой серии.
    Для недорогих решений лучшим будет выбор серии IL500. Предназначенные для замены не слишком скоростных оптоизоляторов микросхемы этой серии имеют в дополнение многоканальные версии, собранные в миниатюрные корпуса и способные значительно уменьшить площадь печатной платы, что, в конечном счете, и удешевляет конструкцию.