2 数字隔离器和隔离式功能的典型应用

图 2-1 采用 16 引脚封装的示例隔离器

典型数字隔离器的引脚图如图 2-1 所示。该隔离器由两个电源组成：（即 V_CC1 和 V_CC2）和两个接地端：GND1 和 GND2，任一侧的输入和输出引脚以各自的接地端为基准。也就是说，在图 2-1 中，引脚 1 至 8 以 GND1 为基准，引脚 9 至 16 以 GND2 为基准。

数字隔离器采用单端 CMOS 或 TTL 逻辑开关技术。 V_CC1 和 V_CC2两个电源的电压范围通常为 3V 至 5.5V，但有些器件可能支持更大的电源电压范围。例如，ISO78xx 器件可以在 2.25V 以下的电源下工作。在使用数字隔离器进行设计时，务必牢记：由于单端设计结构，数字隔离器不符合任何特定的接口标准，仅用于隔离单端数字信号线。

隔离功能是指将其他功能（例如收发器或栅极驱动器）和隔离器集成在一起的器件。本节稍后会介绍集成隔离式 RS485 示例。与数字隔离器不同，隔离功能可能需要符合某些标准。例如，隔离式 I²C 缓冲器将与 I²C 标准兼容。此外，隔离功能可能需要更高的电源供电，例如，隔离式栅极驱动器可能需要使用 ±15V 的电源来驱动 IGBT 栅极。

出于各种原因，现代电气系统需要隔离。例如，保护操作人员免受高压瞬态的伤害，防止损坏高压系统中昂贵的处理器、ASIC 或 FPGA，中断通信网络中的接地回路，以及中断与电机驱动或电源转换器系统中的高侧器件的通信。需要隔离的应用示例包括：工业自动化系统、电机驱动器、医疗设备、光伏逆变器、电源和混合动力电动汽车 (HEV)。

本节介绍了数字隔离器和隔离式功能的一些示例应用。阅读有关数字隔离器在共模瞬态抗扰度和高工作电压方面的性能的更多信息，请参阅《利用高性能数字隔离技术实现突破》白皮书。有关更多示例、详细的应用图表和使用案例，请参阅各自的产品数据表。

图 2-2 显示了最简单的隔离器应用。此处整个电路构成了一个单端低电压系统，其中一个数字隔离器将控制器的 SPI 接口与数据转换器的 SPI 接口连接在一起。SPI 接口中最常用的隔离器是 ISO7x31 和 ISO7x41，因此通常被指定为 3 通道和 4 通道 SPI 隔离器。有关隔离式 SPI 的实现，请阅读如何在标准接口电路中将光耦合器替换为数字隔离器和在电池管理系统 (BMS) 中使用隔离式 SPI 和 I2C 简化电流和电压监控。

图 2-2 隔离式 SPI 接口

由于除了实际的数据线 RX 和 TX 之外还需要六个控制信号，因此图 2-3 中功能全面的隔离式 RS-232 接口需要两个四通道隔离器。尽管整个系统是一个单端系统，但由于对称的 13V 总线电源的高电压要求，因此有必要对 UART 和总线收发器低压侧之间的数据链路进行电隔离。此外，13V 直流总线可能反过来由更高的的电源生成，在这种情况下，隔离还可以作为一种保护手段，来防止系统电源线上出现高压瞬态。

图 2-3 隔离式 RS-232 接口

如图 2-3 中的示例所示，图 2-4 中 RS-485 接口的隔离发生在控制器和总线收发器之间。尽管整个接口电路是一个低电压系统，但传输总线的差分特性要求在单端侧预先进行隔离。在多节点分布式 RS-485 网络中，不同节点可以参考不同电位的接地，在这种情况下，隔离通过在这些接地电位之间进行电平转换来实现通信。

图 2-4 隔离式 RS-485 接口

由于图 2-5 中所示接口的简单，可将隔离器功能集成到收发器电路中，从而提供成本低且元件数量少的应用专用隔离器器件。图 2-5 所示为一个隔离式功能示例。有关如何实现这些 RS-485 解决方案的图表，请阅读如何隔离 RS-485 系统的信号和电源。

图 2-5 集成隔离式 RS-485 接口

此处并未涵盖数字隔离器和隔离式功能的所有应用。这些示例仅用于了解隔离器是如何放置在系统中的。有关更多示例、详细的应用图表和使用案例，请参阅各自的产品数据表。