探索英飛凌ISOFACE?四通道數(shù)字隔離器評(píng)估板EVAL_ISO_4DIR1400H

在高壓應(yīng)用領(lǐng)域，隔離技術(shù)對(duì)于保障安全和提高電氣抗噪性至關(guān)重要。英飛凌科技推出的ISOFACE?四通道數(shù)字隔離器，憑借其卓越的性能，為工程師們提供了可靠的解決方案。而EVAL_ISO_4DIR1400H評(píng)估板則為評(píng)估這些隔離器的性能提供了便利。下面，讓我們一起深入了解這款評(píng)估板及其相關(guān)的數(shù)字隔離器。

文件下載：Infineon Technologies EVAL_ISO_4DIR1400H 評(píng)估板.pdf

英飛凌ISOFACE?四通道數(shù)字隔離器簡(jiǎn)介

產(chǎn)品特點(diǎn)

英飛凌ISOFACE?四通道數(shù)字隔離器基于無芯變壓器（CT）技術(shù)，采用兩個(gè)堆疊的線圈，中間以SiO?作為絕緣材料，具有以下顯著特點(diǎn)：

• 封裝合規(guī)：符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的PG - DSO - 16寬體300 mil封裝。
• 高共模瞬態(tài)抗擾度：大于100 kV/μs，能有效抵抗共模干擾。
• 寬電源電壓范圍：2.7至6.5 V（絕對(duì)最大7.5 V），可適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 精確的時(shí)序：典型傳播延遲為26 ns，偏差為 - 6/+7 ns，確保信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
• 低功耗：在3.3 V和1 Mbps條件下，最大功耗僅6.2 mA。
• CMOS可變輸入閾值：提供靈活的輸入信號(hào)處理能力。
• 引腳兼容：與市場(chǎng)上SOIC - 16寬體封裝（300 mil）的所有四通道數(shù)字隔離器產(chǎn)品引腳兼容。

產(chǎn)品變體

該數(shù)字隔離器家族包含多種產(chǎn)品變體，如4DIR0400H（4正向0反向）、4DIR1400H（3正向1反向）等，不同的通道配置和輸出狀態(tài)可滿足多樣化的應(yīng)用需求。

目標(biāo)應(yīng)用

其目標(biāo)應(yīng)用廣泛，包括電信和服務(wù)器電源系統(tǒng)中的AC - DC轉(zhuǎn)換器、集成功率級(jí)氮化鎵（GaN - IPS）的高端浮動(dòng)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)傳輸以及隔離SPI通信等。大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有沒有遇到過這些應(yīng)用場(chǎng)景呢？

評(píng)估板EVAL_ISO_4DIR1400H

整體設(shè)計(jì)

為了方便評(píng)估ISOFACE?四通道數(shù)字隔離器，英飛凌提供了EVAL_ISO_4DIR1400H評(píng)估板。該板采用四層堆疊設(shè)計(jì)，使用標(biāo)準(zhǔn)FR - 4類環(huán)氧樹脂作為PCB材料，即使在高數(shù)據(jù)速率操作下也能實(shí)現(xiàn)高EMC性能。默認(rèn)情況下，板上組裝了數(shù)字隔離器ISOFACE? 4DIR1400H（3 + 1，CMOS輸入閾值，默認(rèn)輸出低）變體，但也可用于評(píng)估該四通道數(shù)字隔離器家族的其他產(chǎn)品變體，不過這些變體需單獨(dú)訂購(gòu)。

具體特性

• 支持高速探頭：可測(cè)量所有電源、輸入和輸出信號(hào)，但連接器需單獨(dú)組裝。
• 支持邊緣安裝同軸（SMA）連接器：同樣，SMA連接器也需單獨(dú)組裝。
• 輸入輸出引腳易于訪問：方便連接額外的濾波器、負(fù)載以及上拉和下拉電阻，這些組件也需單獨(dú)組裝。

板層堆疊

為了在高達(dá)40 Mbit/s的高數(shù)據(jù)速率下實(shí)現(xiàn)低EMI性能，評(píng)估板采用了四層PCB設(shè)計(jì)：

• 第一層：高速層，用于高速信號(hào)走線，如信號(hào)輸入和輸出。
• 第二層：接地層，提供屏蔽效果。
• 第三層：電源層，用于數(shù)字隔離器的所有電源走線。
• 第四層：接地層，增強(qiáng)屏蔽效果。

板原理圖與布局

評(píng)估板的原理圖和布局清晰展示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。需要注意的是，中間的隔離屏障在每一層都有設(shè)置，寬度為8 mm，該區(qū)域內(nèi)沒有走線、焊盤或過孔。大家在設(shè)計(jì)類似的評(píng)估板時(shí)，是否也會(huì)特別關(guān)注這些關(guān)鍵的布局細(xì)節(jié)呢？

功能描述

連接方式

電源連接

評(píng)估板提供兩個(gè)電源連接（VDD1和VDD2），分別為數(shù)字隔離器的兩側(cè)提供VDD電源，工作電源電壓范圍為2.7至6.5 V。每個(gè)電源連接都有一個(gè)邊緣安裝的SMA連接器和一個(gè)端子塊可供選擇，使用SMA連接器時(shí)需組裝相應(yīng)的跳線。同時(shí)，為了測(cè)量電源信號(hào)，還設(shè)計(jì)了用于高速探頭的插頭塊。此外，數(shù)字隔離器兩側(cè)各設(shè)計(jì)了三個(gè)旁路電容，以減少電源線上的噪聲。

信號(hào)連接

每個(gè)數(shù)字隔離器側(cè)面有兩個(gè)信號(hào)連接（輸入和輸出），根據(jù)板上組裝的產(chǎn)品變體不同，輸入和輸出連接的配置也有所不同。對(duì)于3 + 1數(shù)字隔離器，IA、IB、IC和ID為輸入，OA、OB、OC和OD為輸出，每個(gè)數(shù)據(jù)通道都有SMA連接器和端子塊可供選擇，使用SMA連接器時(shí)需組裝相應(yīng)的跳線，端子塊也可用于連接高速探頭進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，還有用于使能輸出信號(hào)的連接JP_EN1和JP_EN2。

配置

為了便于評(píng)估，數(shù)字隔離器每個(gè)數(shù)據(jù)通道的輸入和輸出連接可以單獨(dú)配置，例如阻抗匹配、負(fù)載和上拉/下拉等。每個(gè)數(shù)據(jù)通道在輸入和輸出側(cè)都有三個(gè)下拉電阻和一個(gè)上拉電阻，配合SMA連接器的跳線可實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的單獨(dú)阻抗匹配。還可以為每個(gè)輸入數(shù)據(jù)通道組裝輸入濾波電容，為每個(gè)輸出數(shù)據(jù)通道組裝輸出負(fù)載電容。端子塊可方便地將輸入/輸出通道短路到VOD或GND，也可作為信號(hào)輸入/輸出端子。跳線EN1和EN2用于輸入每側(cè)的使能信號(hào)，跳線R23和R24用于連接接地層2和4。

操作與典型波形

使用兩個(gè)隔離的直流電源可以操作評(píng)估板，圖中展示了典型的操作配置以及在200 kHz和1 MHz PWM下測(cè)量的兩個(gè)通道的輸入和輸出波形。大家在實(shí)際測(cè)試中，是否會(huì)遇到波形異常的情況呢？又該如何解決呢？

高壓能力

該評(píng)估板設(shè)計(jì)符合5700 VRMS加強(qiáng)隔離規(guī)范，不建議進(jìn)行超過5700 VRMS的高壓測(cè)試。同時(shí)，需要注意的是，該板并非用于評(píng)估任何高壓安全功能，否則可能導(dǎo)致人身傷害、死亡或財(cái)產(chǎn)損失。

物料清單

評(píng)估板的物料清單詳細(xì)列出了所需的元件，包括電容、電阻、數(shù)字隔離器、SMA連接器、端子塊等，以及它們的數(shù)量、型號(hào)、制造商等信息。在采購(gòu)和組裝時(shí)，大家一定要仔細(xì)核對(duì)這些信息，確保無誤。

英飛凌ISOFACE?四通道數(shù)字隔離器和EVAL_ISO_4DIR1400H評(píng)估板為工程師們?cè)诟邏簯?yīng)用設(shè)計(jì)中提供了強(qiáng)大的支持。通過深入了解它們的特點(diǎn)和功能，我們可以更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出更可靠、更高效的電路。大家在使用過程中如果有任何問題或經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。