ZHCABR6A September 2018 – August 2022 ISO224
应用简报
引言
在高压工业应用中，为了确定功率和能量，必须同时测量高侧电压和电流。可以使用电阻分压器电路，然后使用隔离式放大器来测量电压。德州仪器 (TI) 提供了各种针对电压和电流检测进行优化的基础型和增强型隔离式放大器。
ISO224 下一代 ISO12x，是一款高精度增强型隔离式放大器，旨在为高压工业应用中广泛使用的 ±10V 信号进行隔离式电压检测。该器件具有非常高的输入电阻，非常适合电压检测应用，并提供了改进的隔离等级、更高的性能以及简化的系统级设计和诊断。
典型应用包括但不限于：
图 1-1 显示了 ISO224 在电力线监控中的实现情况。
图 1-1 使用 ISO224 进行交流电压检测ISO224 改进的隔离等级
借助TI 的电容隔离技术， 可实现更高的工作电压和最长的绝缘栅寿命，工程师现在可以设计出更强大、更可靠的系统。ISO224 已通过 DIN VDE V 0884-11 和 UL1577 的全面认证，可承受 1500VRMS 的隔离工作电压击穿，并提供 7071kVpeak 的增强型电隔离。
该器件还具有 80kV/µs（典型值）的高 CMTI，在高共模瞬态下保持安全运行并确保数据完整性。
| 参数 | ISO124 | ISO224 |
|---|---|---|
| 符合 DIN VDE V 0884-11 标准的隔离工作电压（最大值）(VRMS) | 未指定 | 1500 |
| 隔离瞬态过压（最大值）(VPEAK) | 2100 | 7071 |
| 浪涌隔离电压（最大值）(VPEAK) | 4000 | 12800 |
| CMTI（典型值）(kV/µs) | 未指定 | 80 |
通过 ISO224 获得更高的性能
ISO224 提供 2 个性能等级，可在扩展的工业工作温度范围内进行更加稳定和准确的测量，从而使工程师能够设计高精度系统并克服当前的性能限制。
ISO224 可提供以下特性：
- 测量更准确，失调电压更低和增益误差更小
- 信号源阻抗对整体增益误差的影响更小，输入电阻更高（最小值为 1MΩ）
- 在更宽的温度范围内温度稳定性更高，失调电压更低和增益误差漂移更小
- 使用范围越广，系统响应越快，输出带宽越宽
| 参数 | ISO124 | ISO224A | ISO224B |
|---|---|---|---|
| 输入电阻（典型值）(MΩ) | 0.2 | 1.25 | 1.25 |
| 输入失调电压（最大值）(mV) | ±50 | ±50 | ±5 |
| 输入温漂（最大值）(µV/°C) | ±200（典型值） | ±60 | ±15 |
| 增益误差（最大值）(%) | ±0.5 | ±1 | ±0.3 |
| 增益误差漂移（最大值）(ppm/°C) | ±10（典型值） | ±60 | ±35 |
| 输出带宽（典型值）(kHz) | 50 | 185 | 275 |
| 温度范围 (°C) | -25 至 85 | -55 至 125 | -55 至 125 |
ISO224 系统级改进
ISO224 在高侧采用单电源供电，具有集成电压检测功能，可减少布板空间。
ISO224 可提供以下特性：
- 采用单极高侧电源 VDD1 ，简化了隔离电源的设计，减小系统尺寸，并降低成本
- 通过 ISO224 失效防护模式、集成电压检测功能（当高侧电源 VDD1 缺失时激活）简化系统级诊断
- 通过支持直接连接到具有 5V 输入的 ADC 的全差分输出结构，减少了布板空间
- 减小 60% 以上的封装，从而减少布板空间
封装信息
| 参数 | ISO124 | ISO224 |
|---|---|---|
| 电源 | 双极 | 单极 |
| VDD1 (V) | ±15 | 4.5-18 (LDO) |
| VDD2 (V) | ±15 | 4.5-5.5 |
| 输入电压范围 (V) | ±10/（FSR：±12.5） | ±12（FSR：±12.3） |
| 失效防护模式 | 否 | 是 |
| 输出 | 单端 | 差分 |
| 输出电压范围 (V) | ±10 | ±4 |
| 封装 | 17.9mm × 7.5mm (PDIP-16) | 5.85mm x 7.50mm (SOIC-8) |
| 20.01mm × 6.61mm (SOIC-28) |
结语
由于隔离式放大器是高压工业应用中的关键元件，因此选择既能满足性能要求、又能在恶劣环境中提供最高可靠性并支持最长使用寿命的器件至关重要。ISO224 为设计人员提供了增强型隔离的所有优势，具有更高的工作电压和更长的使用寿命，支持在扩展的工作温度范围内进行更加稳定和准确的测量，并为紧凑型设计减少了布板空间。