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file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gifISO124 最低成本的精密隔离放大器 产品特性 ●5 ~8 W0 j9 F* k+ M
100％测试的高压击穿 ● {9 ~2 a7 J/ q
额定电压有效值：1500V ●% X- E4 A3 g, R, y$ T
高 IMR: 60Hz时为140dB ●
- y+ P3 v; Z9 F7 B' z最大0.010%的非线性特性 ●3 v) o& |3 {2 h. x3 K
双极性工作电压： VO = ±10V ●
+ {: D1 Y% _1 G+ r16引脚DIP封装和28引线SOIC封装 ●
1 }: u( k; z4 j1 G. t4 |% t使用简单：固定单位增益组态 ●2 O- h1 m/ v$ Q P1 d
±4.5V至±18V电源电压范围 应用领域 ●
1 ]' N n7 ` `3 o/ o5 c工业过程控制：传感器隔离器、热电偶隔离器、实时数字仿真仪、压力桥以及流量计、隔离4-20mA电流环 ●
3 _" f3 p1 O: H' E; q* |消除地线回路干扰 ●
4 s6 S6 \' \- v; k' v电机与可控硅整流器的控制 ●
# ^8 p2 c o: K: P! `电力监控 ●
! H G: E' `+ a; j7 c基于PC的数据采集 ●
3 }) W f0 ^3 H9 V+ f) l/ S5 G9 q' u设备测试file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif 概述 ISO124是一款集成了一种新的占空比调制解调技术的精密隔离放大器。信号传输数字化形式跨越一个2pF的电容的隔离。数字隔离调制不影响信号的完整性，因此信号通过隔离有卓越的可靠性和良好的高频瞬变脉冲抗干扰度。两个隔离电容都嵌入了塑料体的封装之中。 ISO124使用简单。不需要其他外部的元件即可工作。关键参数为0.010%以下的非线性特性，50kHz的信号带宽和200μV/℃的失调电压温漂。电源供电范围为±4.5V至±18V和VS1引脚上±5.0mA、VS2引脚上±5.0mA的静态电流，这些参数使得此放大器理想的应用于广大领域。 ISO124采用16引脚塑料双列直插式封装和28引脚小外形集成电路封装的形式。 说明书 工作在TA = +25℃、VS1=VS2=±15V，RL=2kW时，除非另有说明 | 参数 | 条件 | ISO124P，U | 单位 | | MIN | TYP | MAX | 隔离 额定电压，60Hz连续交流电 100%测试（1） 隔离共模抑制比 隔离阻抗 60HZ漏电流 | 1s，5pc PD 60Hz VISO=240Vrms | 1500 2400 | 140 1014||2 0.18 | 0.5 | Vac Vac dB Ω||pF μArms | 增益 标称增益 增益误差
z- M3 b4 s ~3 x" d5 {8 F增益/温度
非线性（2） | VO=±10V | | 1 ±0.05 ±10 ±0.005 | ±0.05 ±0.010 | V/v %FSR Ppm/℃ %FSR | 输入偏置电压 初始偏置 /温度 /电源供电电压 噪音 | | | ±20 ±200 ±2 4 | ±50 | mV μV/℃ mV/V μV/file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif | | | ±10 | ±12.5 200 | | V kΩ | 输出 电压范围 驱动电流 容性负载驱动 纹波电压（3） | | ±10 ±5 | ±12.5 ±15 0.1 20 | | V mA mF mVp-p | 频率响应 小信号带宽 电压转换速率 设定时间
* B1 A' g* R/ }, t& j% q0.1%
0.01% 过载恢复时间 | VO = ±10V | | 50 2 50 350 150 | | kHz V/μs μs μs μs | 电源供电 额定电压 电压范围 静态电流：VS1 VS2 | | ±4.5 | ±15 ±5.0 ±5.0 | ±18 ±7.0 ±7.0 | V V mA mA | 温度范围 说明温度 工作温度 储存温度 热阻
, Q" G; N; o2 r' y4 h% J2 C7 l: P# D! r/ u5 ?5 ^, t! q$ D
qJA qJB | | -25 -25 -40 | 100 65 | +85 +85 +85 | ℃ ℃ ℃ ℃/W ℃/W |
注：（1）
- c: f/ {2 A( u7 `$ j5 V测试是在额定值的1.6倍情况下进行，在5pC局部放电时失败（2）非线性特性是指输出电压偏离其吻合度最好的直线的最大值，表达为偏离最大值与满刻度量程之比。（3）纹波频率与载波频率相同（500kHz）。
2 v5 D$ R: P0 [1 n连接图 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif 封装信息 | 产品 | 封装 | 封装图号（1） | | 16引脚双列直插式封装 28引线小外形集成电路封装 | 238 217-1 |
注：（1）关于详细封装图及尺寸表，请参阅数据表的结束部分或附录的Burr - Brown IC数据C册。 订购信息 | 产品 | 封装 | 最大非线性特性 | | 16引脚双列直插式封装 28引线小外形集成电路封装 | ±0.010 ±0.010 |
绝对最大额定参数 | 电源电压......................................................................................... ± 18V9 E% {4 C, X& T- l, }5 v3 H, y
VIN................................................. ............................................... ± 100V4 U# \! Y" M6 A# b4 j. t
连续隔离电压.......................................................................... 1500Vrms
. d+ x$ |, U9 P I' Y" r s 结, K' _/ }; m) b$ Q- P6 G1 c& n
温.......................................................................................... +150 ° C' C; I9 K( g% S
贮藏温度....................................................................................…..+85℃ 引脚温度（焊接，10s）........................................................... +300 ° C
6 B* E% d9 e: a2 G) |9 x 公共端输出短路………………….................................................连续 | |
, E9 Y( F5 j" @
9 G; L2 |6 Q, Yfile:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif静电敏感提示 此芯片容易被静电损坏。Burr-Brown公司建议使用时请采取适当的防静电措施。若不按照适当的操作方法和安装程序，可能对芯片造成损坏。 静电对芯片的损害可以从细微性能的下降至完全失效。精密的集成电路更易受到损害，因为很小的参数变化就可能导致其不能与公布的规格数据相符。 2 s, R, D# |% b( c+ @" N/ _- W# O8 `
典型特性曲线 工作在TA = +25℃、VS1=VS2=±15V，RL=2kW时，除非另有说明。 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif 8 x! l# U0 K! Z7 m! S( B
典型特性曲线（连续） file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif
" M2 I2 g- Z% w2 a工作原理 ISO124隔离放大器采用匹配1pF隔离电容进行输入输出部分的隔离，并整体嵌入塑料封装内。输入部分负责信号占空比的调制并将信号数字化通过隔离进行传输。输出部分接收经调制的信号，然后通过解调将信号变回模拟信号并除去纹波成分。输入和输出部分组合在一起，然后对特殊电路与输入输出的公共匹配进行激光微调。输入和输出部分分别置于封装的两端，中间是将两端进行隔离的隔离电容。ISO124中的晶体管数量有250个。 调制器 输入放大器A1（图1）将输入电流（VIN/220kΩ）和一个±100μA转换的电流进行合并。±100μA电流源是由一个200μA的开关电流源和一个100μA的固定流向电流源在支路上分流形成。为了解调制器的基本操作，假设VIN=0.0V，那么积分电路的输出将会呈现一条斜率一定的直线，直到超过比较器的阀值。该比较器和灵敏放大器将会迫使电流源进行切换；由此产生的信号是一个三角波，其占空比为50%。内部的振荡器使电流源在500kHz切换。结电容驱动对占空比调制波形进行补充。 解调器 灵敏放大器检测到通过电容隔离传输过来的信号，并驱动一个开关电流源对积分器A2进行供电。输出端引入一接有200kΩ电阻的负反馈电路来平衡占空比，使VOUT输出的平均值与VIN相等。简单和保持放大器在输出反馈回路在解调过程中用于消除不需要的纹波电压。 基本操作 信号和电源的连接 每一个电源引脚都应该接一个1μF的电容，电容应尽可能的靠近放大器。该调制器/解调器的内部频率由内部振荡器设定为500kHz。因此，如果想把DC/DC转换器馈通噪音减至最低，在供电电源应用一个π过滤器（见图4）。ISO输出有一个500kHz的纹波为20Mv,可以移走一个简单的两杆低通滤波器与一100kHz的截止使用低成本的运算放大器(见图4)。 当输出电源至少为±15V时，调制器的输入是一个可以使输入电压比输入端供电电压高的电流（由积分器200kΩ的输入电阻设定）。因此，当使用稳压DC/DC转换器和一个隔离输出端±5V的电压调节器去减小与输出错误相关联的PSR，仍然会得到±10V的输入输出电压波动。 载波频率的考虑 ISO124放大器传输信号通过一个500kHz占空比调制技术穿过一个隔离电容。对于输入信号低于250kHz的频率，这种系统的工作就像任何一个线性放大器的工作。但是，对于频率高于250kHz，其工作的情况与采样放大器相似。针对输入信号响应大于250 kHz，性能曲线明显显示工作情况；输入频率高于250 kHz，设备生成一输出信号成分的减小幅度低于250 kHz。这是在抽样频率低于2倍信号频率（奈奎斯特频率）的混淆效果。请注意，在载波频率和其谐波，频率和振幅的混淆趋近于零。 隔离模式电压引起的错误 隔离模式电压可以导致输出隔离模式电压对频率的图表表示出现错误。应当指出，如果隔离模式电压的频率超过250kKz，输出也将显示与VIN>250kHz时相似的虚假输出（别名）而且放大器响应将会与输入频率大于250kHz时信号响应的典型特性曲线相同。此情况的发生时由于隔离模式电压引起的误差状况就像是输入参考错误的信号。预测总误差、通过IMR对频率的典型特性曲线显示划分隔离电压以及从“对于输入高于250kHz信号响应”的典型特性曲线给出数据计算放大器输入参考错误信号响应。例如，如果一个800kHz 1000Vrms IMR存在，那么[(–60dB)+ (–30dB)] x (1000V) = 32mV在200kHz的错误信号加上1V，800kHz错误信号将会存在于输出当中。 高隔离模式电压dV/dt错误 随着IMV频率的增加和dV/dt超过1000V/ms，灵敏放大器开始产生输假触发，输出也会产生假错误。共模电流通过高转换率穿过障碍，这是造成虚假灵敏放大器触发的原因。降低电源电源电压至±15V以下，可以减小dV/dt至500V/ms的典型特征范围内。 高压测试 Burr-Brown公司已经采取了局部放电试验，标准符合德国的VDE0884光耦标准。当应用2400Vrms、60Hz高电压应力ISO124隔离阻碍时，此方法需要测量分钟电流没脉冲（<5pC）。没有局部放电时可以开始通过此测试。此准则确认暂态过电压（1.6 x 1500Vrms）保护不会对ISO124产生损坏。在额定电压和最高温度下进行使用寿命检测验证。 这种新的测试方法代表了国家最先进的非破坏性可靠性高压测试。它是基于非均匀领域的的影响的测试，非均匀领域存在于当阻碍降低时的不均匀电解质材料。就无效的非均匀而言，电领域应力开始电离前桥整个高压阻碍无效区域。在电离期间和之后，短暂的电荷传导可以在外部作为突发的0.01-0.1ms电流源被检测到，此交流源在每个交流电压周期进行重复。交流阻碍电压的最低启动局部放电电压被定义为起始电压。减小阻碍电压至一较小水平达到使局部放电停止，此电压被定义为熄灭电压。我们已经使芯片具有此特征并发展隔离封装工艺使产生，2400Vrms额外值的初始电压，因此短暂的过电压将低于此初始电压，不会对ISO124造成损坏。熄灭电压高于1500Vrms，因此，即使过电压引起局部放电，隔离电压也会降低到1500Vrms（额定值）以下。旧的高压测试方法是应用一个足够大的过电压（高于额定值）用来损坏不重要的部分，但是不足以损坏好的部分。我们的新局部放电测试方法给了我们在阻碍可靠性方面比击穿/无击穿的方法更多的便利。
6 ^7 ?# v, ~, c% F2 c file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif 图1 内部结构图 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif 图2+ Y' ?" k3 {0 r! z3 p2 c- |
基本信号与电源的连接
: h7 t) L3 X( u4 _
6 B C8 Q" }5 E, @$ L& q% V
: A; b* \8 r8 y1 h& K2 B图39 W, X5 e- f! M2 o* s
1,10,100倍增益可编程隔离通道 / u, m& I" q6 E9 D
file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif 图4应用非线性π滤波器降低电源馈入装置噪音；输出滤波器消除载波脉动。想了解更多关于输出滤波器的信息，请查阅AB-023和AB-034。 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif 图5
$ F! m- q! A6 h# P+ L1 o5 G' A600V电池供电系统监视器 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif 图6
5 [" `/ X5 E# B" m有接地回路消除的热电偶放大器，冷端补偿和大规模烧毁 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif 图7 隔离的4-20mA仪表回路（PTD显示） file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif 图8 电力线隔离控制 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif 图9 改进的PSR使用外部调节器 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif 图10ISO124隔离放大器的单电源供电。要了解更多信息请参考AB-009 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif 图11输入端供电的ISOAmp file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif 图12 三端口隔离功率ISO
3 [8 s9 r) w0 C2 B# I% `8 o- J5 m9 @! D6 X" Z- s
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发表于 2010-11-18 23:14
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