
ADUM2401CRIZ-RL
Beschreibung
Technische Parameter
Shenzhen MATCHINGIC Technology Co., Ltd: Ihr professioneller Lieferant digitaler Isolatoren
Shenzhen MATCHINGIC Technology Co., Ltd wurde im Jahr 2010 gegründet. Das Unternehmen hält stets an dem Konzept fest, dass Talent der Reichtum des Unternehmens ist, in den Jahren des Marktes geschärft, eine Gruppe unternehmungslustiger, innovativer Mitarbeiter gebildet und gleichzeitig seinen Marktanteil im In- und Ausland ausgebaut hat Im Ausland optimiert das Unternehmen weiterhin interne Geschäftsprozesse, verbessert das internationale Vertriebs- und Beschaffungsgeschäft, hält sich nur an die Originalware, vertieft den Kundenservice und baut nach und nach seine eigenen Branchenvorteile auf.
Warum uns wählen
Qualitätsprodukte
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Kanal-Digitalisolatoren sind elektronische Komponenten, die zur elektrischen Trennung zwischen zwei Schaltkreisen dienen. Sie fungieren im Wesentlichen als Barriere, die den Durchgang elektrischer Energie oder Daten zwischen den beiden Stromkreisen verhindert. Sie bestehen aus einem Signalsender, einem Signalempfänger und einer Isolationsbarriere, die die beiden trennt. Die Isolationsbarriere besteht normalerweise aus einem dielektrischen Material oder einem Magnetfeld und lässt keine elektrischen oder Datensignale zwischen den beiden Kanälen passieren.

Vorteile von Kanal-Digitalisolatoren




1. Hohe Signalintegrität:Kanal-Digitalisolatoren bieten ein hohes Maß an Signalintegrität und -genauigkeit, was in Anwendungen wie Datenerfassung, Instrumentierung und Steuerung wichtig ist.
2. Erhöhte Sicherheit:Kanal-Digitalisolatoren sorgen für eine galvanische Trennung, die bei Hochspannungsanwendungen unerlässlich ist, und reduzieren so das Risiko von Stromschlägen, Erdschleifen und Spannungsspitzen.
3. Reduziertes Systemgeräusch:Kanal-Digitalisolatoren tragen dazu bei, Systemrauschen zu reduzieren, das durch elektromagnetische Störungen (EMI), Hochfrequenzstörungen (RFI) und Erdschleifen verursacht wird. Dies wiederum erhöht die Qualität und Zuverlässigkeit der Systemsignale.
4. Kleiner Formfaktor:Kanal-Digitalisolatoren sind in einer Vielzahl kompakter, oberflächenmontierbarer Gehäuse erhältlich und eignen sich daher für den Einsatz in Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.
5. Geringer Stromverbrauch:Kanal-Digitalisolatoren sind auf einen geringen Stromverbrauch ausgelegt und daher ideal für den Einsatz in tragbaren und batteriebetriebenen Anwendungen.
6. Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung:Kanal-Digitalisolatoren sorgen für eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung ohne Informationsverlust, was in Anwendungen wie USB, Ethernet und SPI unerlässlich ist.
7. Kostengünstig:Kanal-Digitalisolatoren sind eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Optokopplern. Sie sind außerdem zuverlässiger, haben eine längere Lebensdauer und sind resistenter gegen Temperaturschwankungen und Alterung.

Digitale Kanalisolatoren werden am häufigsten verwendet, wenn potenzielle Erdungsunterschiede vorhanden sind. Sensoreingänge können mit unterschiedlichen Spannungen betrieben werden, die von 3 Volt bis 48 Volt oder mehr reichen, und ein digitaler Isolator hilft bei dieser Art von Anwendung.
Wenn der Mikroprozessor beispielsweise mit 3,3 Volt betrieben wird und die Eingangsspannungen zwischen 24 und 48 Volt liegen, kann dies zu einem erheblichen Potenzialunterschied in den Erdungsspannungen führen, der zu schädlichen Spannungspegeln für die vorhandenen Geräte führen, Sensordaten verzerren und andere Spannungen verursachen kann Fehler. Um die Genauigkeit sicherzustellen, ist eine Form der Isolierung erforderlich. Das Sensorsignal wird normalerweise durch Filter, Schutzschaltungen und einen Verstärker aufbereitet und von einem ADC digitalisiert. Dies ist das Datensignal, das der SPS-Prozessor benötigt, um zu funktionieren.
Ein digitaler Isolator wird verwendet, um Fehler aufgrund von Erdschleifen zu eliminieren. Und es ist wünschenswert, dass der digitale Isolator eine niedrige Latenz oder Ausbreitungsverzögerung, geringes Rauschen und eine hohe Datenrate aufweist. Tatsächlich gilt: Je weniger ein digitaler Isolator für das Eingangssignal sichtbar ist, desto besser.
Messgeräte, die in industriellen Umgebungen eingesetzt werden, erfordern häufig eine Isolierung zur Benutzer- und Systemsicherheit und zur Gewährleistung genauer Messungen bei hohen Gleichtaktspannungen. Digitale Isolatoren bieten eine zuverlässige und einfach zu verwendende Alternative zu älteren Technologien wie Optokopplern. Mithilfe digitaler Isolatoren können Ingenieure isolierte Systemdesigns für einen geringeren Stromverbrauch und eine garantierte Systemleistung optimieren, ohne auf übermäßige Designspielräume zurückgreifen zu müssen, um fehlende oder unvollständige Gerätespezifikationen auszugleichen.
Isolationsverstärker stellten eine erste Lösung für dieses Problem dar, sind jedoch aufgrund der Notwendigkeit von Messungen mit höherer Bandbreite und Auflösung veraltet. Heutzutage besteht die genaueste, wirtschaftlichste und effizienteste Technik zur Durchführung dieser Messungen darin, das gesamte Mess-Frontend, einschließlich des Analog-Digital-Wandlers (ADC), zu isolieren und eine isolierte serielle Verbindung zum Rest des Systems zu implementieren.
Bis vor etwa zehn Jahren waren Optokoppler eine der wenigen praktikablen Lösungen zur Trennung digitaler Signale. Fragen Sie jedoch jeden Ingenieur, der mit ihnen entwerfen musste, und Sie werden schnell lernen, wie schwierig es ist, ein effizientes und zuverlässiges System zu entwickeln, insbesondere wenn man versucht, die Kosten auf ein Minimum zu beschränken. Optokoppler verwenden eine LED, um Licht über eine Isolationsbarriere hinweg zu erzeugen und so einen Fototransistor ein- und auszuschalten. Beim Entwerfen mit Optokopplern müssen Sie sicherstellen, dass die LED genügend Licht erzeugt, um den empfangenden Fototransistor einzuschalten, und dass die Anstiegs- und Abfallzeiten des Ausgangs schnell genug sind, um den Betrieb bei der gewünschten Frequenz zu unterstützen. Eine der wichtigsten Optokoppler-Spezifikationen ist das Stromübertragungsverhältnis. Der CTR ist das Verhältnis des Kollektorstroms, der am Fototransistor auftritt, zum Strom durch die LED
Messgeräte, die in industriellen Umgebungen eingesetzt werden, erfordern häufig eine Isolierung zur Benutzer- und Systemsicherheit und zur Gewährleistung genauer Messungen bei hohen Gleichtaktspannungen. Digitale Isolatoren bieten eine zuverlässige und einfach zu verwendende Alternative zu älteren Technologien wie Optokopplern. Mithilfe digitaler Isolatoren können Ingenieure isolierte Systemdesigns für einen geringeren Stromverbrauch und eine garantierte Systemleistung optimieren, ohne auf übermäßige Designspielräume zurückgreifen zu müssen, um fehlende oder unvollständige Gerätespezifikationen auszugleichen.
Isolationsverstärker stellten eine erste Lösung für dieses Problem dar, sind jedoch aufgrund der Notwendigkeit von Messungen mit höherer Bandbreite und Auflösung veraltet. Heutzutage besteht die genaueste, wirtschaftlichste und effizienteste Technik zur Durchführung dieser Messungen darin, das gesamte Mess-Frontend, einschließlich des Analog-Digital-Wandlers, zu isolieren und eine isolierte serielle Verbindung zum Rest des Systems zu implementieren.
Wenn isolierte Messsysteme hohe Abtastraten verwenden, kann die Isolierung eines seriellen Busses mit Optokopplern zu einer entmutigenden Aufgabe werden. Die parasitäre Kapazität der Empfängerfotodiode begrenzt die Geschwindigkeit, mit der ein Optokoppler digitale Signale weiterleiten kann. Sie können diese parasitäre Kapazität schneller aufladen, indem Sie die Lichtmenge der LED erhöhen, allerdings erhöht sich dadurch der Stromverbrauch. Darüber hinaus bieten nur wenige Optokoppler mehr als zwei Kanäle pro Gehäuse, nur in die gleiche Richtung, und enthalten normalerweise keine Timing-Spezifikationen für die Kanal-zu-Kanal-Anpassung. Während es logisch ist, eine gute Übereinstimmung zwischen Optokopplern im selben Gehäuse anzunehmen, bedeutet das Fehlen einer gedruckten Spezifikation, dass Sie eine technische Annahme treffen müssen. Wie es auch der Fall ist, wenn man sich auf nicht gedruckte Spezifikationen verlässt, entscheiden sich die meisten umsichtigen Ingenieure dafür, einen großen Designspielraum zu lassen und mit einer viel geringeren Leistung zu arbeiten, als ein Datenblatt vermuten lässt, wenn sie einen einzelnen Optokoppler in Betracht ziehen.
Wie funktioniert ein digitaler Kanalisolator?
Kanal-Digitalisolatoren koppeln Daten über eine Isolationsbarriere hinweg. Dies wird erreicht, indem ein Modulator verwendet wird, um Hochfrequenzträger über die Barriere zu übertragen, um entweder einen hohen oder niedrigen digitalen Zustand darzustellen, und kein Signal, um den anderen Zustand darzustellen. Der Empfänger demoduliert das Signal nach einer erweiterten Signalaufbereitung, um über eine Pufferstufe einen isolierten Ausgang zu erzeugen.
Kanal-Digitalisolatoren verwenden Single-Ended-CMOS- oder TTL-Logikschalttechnologie. Der Spannungsbereich reicht normalerweise von 3 Volt bis 5,5 Volt für beide Versorgungen, VCC1 und VCC2, obwohl einige Geräte möglicherweise einen größeren Versorgungsspannungsbereich unterstützen. Beim Entwurf der digitalen Isolatoren ist zu beachten, dass digitale Isolatoren aufgrund der Single-Ended-Designstruktur keinem bestimmten Schnittstellenstandard entsprechen und nur für die Isolierung von Single-Ended-Digitalsignalleitungen vorgesehen sind.
Bei der Verwendung eines digitalen Isolators sollten die Layouts sorgfältig geprüft werden. Um ein PCB-Design mit geringer EMI zu erreichen, sind mindestens vier Schichten erforderlich.
Das Stapeln der Schichten sollte in der folgenden Reihenfolge von oben nach unten erfolgen:
● Hochgeschwindigkeits-Signalschicht
● Grundebene
● Motorflugzeug
● Niederfrequenzsignalschicht
Das Verlegen der Hochgeschwindigkeitsleiterbahnen auf der obersten Schicht vermeidet die Verwendung von Durchkontaktierungen und die Einführung von Luftinduktivitäten und ermöglicht saubere Verbindungen zwischen dem Isolator und den Sender- und Empfängerschaltkreisen der Datenverbindung.
Durch die Platzierung einer festen Erdungsebene neben der Hochgeschwindigkeitssignalschicht wird eine kontrollierte Impedanz für Übertragungslichtverbindungen geschaffen und ein hervorragender Pfad mit niedriger Induktivität zum Rückstromfluss bereitgestellt. Durch die Platzierung des Netzteils neben der Masseebene entsteht eine zusätzliche Hochfrequenz-Bypass-Kapazität. Das Routing der langsameren Steuersignale auf der unteren Schicht ermöglicht eine größere Flexibilität, da diese Signallängen normalerweise Spielraum haben, um Diskontinuitäten wie Durchkontaktierungen zu tolerieren.
Wenn eine zusätzliche Versorgungsspannungsebene oder Signalschicht benötigt wird, fügen Sie dem Stapel ein zweites Strom- oder Masseebenensystem hinzu, um ihn symmetrisch zu halten. Dies macht die Sekunde mechanisch stabil und verhindert ein Verziehen. Außerdem können die Strom- und Masseebene jedes Stromversorgungssystems näher beieinander platziert werden, wodurch die Hochfrequenz-Bypass-Kapazität deutlich erhöht wird.
Warum benötigen Kanal-Digitalisolatoren eine isolierte Stromversorgung?

Da jede Seite des Geräts über eine Stromversorgung für beide internen Geräte verfügen muss und es keine physische Verbindung zwischen beiden gibt, benötigen digitale Isolatoren eine separate Stromversorgung auf der Primär- und Sekundärseite. Dieses Kriterium gilt für digitale Kanalisolatoren und isolierte Geräte mit integrierten Schnittstellen, unabhängig davon, ob das Gerät eine einfache oder verstärkte Isolierung bietet.

Die Versorgungsspannungen VCC 1 und VCC 2 bestimmen die Eingangs- und Ausgangssignalspannungen des digitalen Isolators. Die genaue Beziehung zu VCC ist von Gerät zu Gerät unterschiedlich. Es empfiehlt sich, die Versorgungsspannung ähnlich der isolierten Versorgungsspannung zu halten, um sicherzustellen, dass der Ausgang des digitalen Isolators optimal für die Logikpegel der Schnittstellenkomponenten ist.

Die MCU-Signale müssen mit Logikpegeln von 5-Volt betrieben werden, wenn ein digitaler Isolator verwendet wird, der mit 5 Volt versorgt wird und an eine MCU angeschlossen ist. Ein digitaler Isolator kann aus verschiedenen Quellen mit Strom versorgt werden.
Was ist CMTI und wie wirkt es sich auf die digitale Isolation aus?

Die maximal tolerierte Anstiegs- oder Abfallrate der zwischen zwei isolierten Stromkreisen angelegten Gleichtaktspannung ist die Gleichtakt-Transientenimmunität oder CMTI. Die beiden isolierten Schaltkreise digitaler Isolatoren sind die Sende- und Empfangsseite des Isolators im Inneren des digitalen Isolators.
Die maximal tolerierte Anstiegs- oder Abfallrate der zwischen zwei isolierten Stromkreisen angelegten Gleichtaktspannung ist die Gleichtakt-Transientenimmunität oder CMTI. Die beiden isolierten Schaltkreise digitaler Isolatoren sind die Sende- und Empfangsseite des Isolators im Inneren des digitalen Isolators.

Wie werden kapazitive Kanalisolatoren aufgebaut?
Kanal-Digitalisolatoren bestehen aus zwei unabhängigen integrierten Schaltkreisen oder IC-Chips – einem Eingangsschaltkreis und einem Ausgangsschaltkreis –, die durch Bonddrähte und eine hochwertige, hochspannungsbeständige Formmasse verbunden sind. Der digitale Isolator ist im Querschnitt und als Röntgenbild dargestellt.
Als Isolator in einer digitalen Isolatorschaltung kann eine doppelte oder einfache kapazitive Barriere aus Siliziumdioxid verwendet werden, und beide können aufgrund ihrer Konstruktion sehr hohen Spannungspegeln standhalten. Das kapazitiv basierte Eis besteht aus dem Material mit der höchsten dialektischen Festigkeit der Halbleiterindustrie. Es wird in einer Reinraum-Waferfabrik mit geringen Abweichungen von Komponente zu Teil hergestellt.
Die Hauptfaktoren für die Isolationsleistung sind die Technologie selbst und die Designarchitektur aufgrund der streng kontrollierten Fertigungsumgebung und der Qualität des Siliziumdioxid-Dielektrikums. In kapazitiven Isolatoren wurden üblicherweise Ein-Aus-Tastung und flankenbasierte Modulationsdesigns verwendet. Beide Begriffe beziehen sich auf die Timing-Strategien, die zur Einleitung einer Leistungsänderung eingesetzt werden.
Die Datenübertragung wird mit einem Eingangsimpuls einer bestimmten Dauer in einem flankenbasierten digitalen Isolator wie dem unten gezeigten gestartet.
Ein in den Hochfrequenzkanal eintretendes Single-Ended-Eingangssignal wird durch das Inverter-Gate am Eingang in ein Differenzsignal aufgespalten. Das Signal wird dann durch die Kondensator-Widerstandsnetzwerke in transiente Impulse differenziert. Die Dauer zwischen Signaltransienten wird durch eine Entscheidungslogik am Ausgang des Hochfrequenz-Kanalkomparators gemessen.
Die Entscheidungslogik zwingt den Ausgangsmultiplexer dazu, vom Hochfrequenz- auf den Niederfrequenzkanal umzuschalten, wenn die Verzögerung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Transienten eine bestimmte Zeitgrenze überschreitet, wie bei einem Niederfrequenzsignal.
Niederfrequenzsignale werden mit der Trägerfrequenz eines internen Oszillators pulsweitenmoduliert, um ein Hochfrequenzsignal zu erzeugen, das die kapazitive Barriere passieren kann. Mit einer Zeitbasis, die typischerweise im zweistelligen Nanosekundenbereich liegt, wird der Oszillator verwendet, um die Zeitskala des DC-PWM-Kanals festzulegen. Die PWM-Kommunikation wird dann paketiert, wobei die kleinsten möglichen Pakete höher als die Oszillatorfrequenz sind.
Der flankenbasierte Isolator ist so aufgebaut, dass die Oszillatorfrequenz nicht im Ausgangsspektrum auftaucht. Da der Eingang moduliert ist, ist ein Tiefpassfilter erforderlich, um den Hochfrequenzträger von den eigentlichen Daten zu trennen, bevor er an den Ausgangsmultiplexer und die Ausgangspins weitergeleitet wird, was zu einer elektrischen Isolierung des digitalen Eingangssignals führt.
Häufig gestellte Fragen
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