隔离驱动电路解决方案BL712
2022-07-25 14:38阅读:
经常有电子工程师网友提出这样的问题,在系统设计中,很困惑的一个问题是,不知如何去选择一个合理的、适用的隔离器。
隔离器主要是用在隔离高压(危险电路)系统和低压(安全电路)系统之间的电气连接,以保护用户以及电路系统安全,以及隔离敏感电路(比如高精度检测电路)和噪声源(例如大功率开关电源)之间的连接,以减小噪声干扰。
传统低成本的光藕隔离;光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED),使之发出一定波长的光,被光检测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。它的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。
随着近几年数据传输的速度不断提升,传统的光耦合器也暴露出一些缺点,例如,整个电路体积大,集成度不高,而且光电耦合器件本身具有易损耗、速度较慢(一般的数据速率低于1Mbps)、耗电量大等缺点,特别是在温度和老化变化过程中的性能极不稳定,为其应用带来局限,特别是在工业应用中这些问题就比较突出。
现有光耦隔离驱动电路的不足之处
图1所示为采用光耦隔离的驱动电路。
为了确保该电路正常使用,在设计时需要在光耦发光侧串联匹配电阻,而电阻值根据光耦的CTR等参数进行匹配,以使光耦工作在非线性状态(即开关状态)。
若光耦匹配电阻不合适,则会导致后方开关电路不完全导通或慢开慢关等故障,这样会大大提高后级MOS的开关损耗而使MOS管发热,严重时还会导致MOS管热击穿故障;另外光耦要达到理想的开关状态调整驱动电阻的同时还需要关注MCU的IO口灌/拉电流能力,若MCU的灌/拉电流能力不适合,调整电阻也未必能使光耦达到理想的开关状态,从而依然会引发上述故障。
新型电容式隔离器(本文举例BL712/BL714)
参数匹配更简单
BL714X系列基于CMOS工艺电容耦合隔离器,具有隔离地回路,隔离耐压高,传输速度高,功耗低等特点。该方案相比较传统光耦隔离方案,BL714X隔离芯片的输入对MCU的IO灌/拉电流无要求。而使用IO驱动光耦需要根据光耦CTR曲线进行驱动电阻匹配,以保证光耦快速进入导通状态或关断状态,如果驱动电阻与光耦参数不匹配,可能导致MOS无法完全导通或慢开慢关等故障。
响应速度更快
光耦的传输速率在驱动配置正常的情况下,输出信号的上升沿和下降沿通常是μs级,而隔离芯片的输出信号上升沿和下降沿是ns级。在大电流快速开关或者快速启停的应用场合使用隔离芯片使得驱动MOS管损耗发热量更小,更不易发生热击穿故障。
电路布板更简洁
对比图1和图2可以看出,图1中必须使用4颗光耦,而图2中仅选用了1颗四通道的隔离芯片,并且采用高耐压的三端稳压芯片作为电源供电电路,这样的设计,使整个驱动电路布板更为简洁,更有利于客户产品的小型化设计.
另外电容式隔离器还有另外一个重要应用:电平转换.
在数字电路的互联互通中,经常会遇到器件之间接口电平不匹配的情况,比如常见的3.3V和5V等。
两种不同电压芯片之间进行通讯时会产生电平不匹配的问题,如果通讯的两端压差过大很可能会造成芯片损坏,因此需要通过电平转换使得两侧的电平符合芯片的要求并确保正常通讯。
BL712X/BL714X数字隔离芯片以高达100Mbps传输速度远大于普通光耦的传输速度。不同于光耦需要提供偏置或限制电流,BL712X/BL714X数字隔离芯片不需要其它外部组件来提高性能,只需要两个外部
VDD旁路电容即可工作。
同时方案可解决高侧向低测漏电问题,
| 型号 |
速率 |
通道数 |
正向/反向 |
额定耐压 |
默认电平 |
封装 |
| BL7140WL |
100Mbps |
4 |
4/0 |
5000Vrms |
低 |
SOIC-16宽体 |
| BL7140WH |
100Mbps |
4 |
4/0 |
5000Vrms |
高 |
SOIC-16宽体 |
| BL7141WL |
100Mbps |
4 |
3/1 |
5000Vrms |
低 |
SOIC-16宽体 |
| BL7141WH |
100Mbps |
4 |
3/1 |
5000Vrms |
高 |
SOIC-16宽体 |
| BL7142WL |
100Mbps |
4 |
2/2 |
5000Vrms |
低 |
SOIC-16宽体 |
| BL7142WH |
100Mbps |
4 |
2/2 |
5000VRms |
高 |
SOIC-16宽体 |
| BL7120AL |
100Mbps |
2 |
2/0 |
3750vrms |
低 |
SOIC-8窄体 |
| BL7120AH |
100Mbps |
2 |
2/0 |
3750vrms |
高 |
SOIC-8窄体 |
| BL7121AL |
100Mbps |
2 |
1/1 |
3750vrms |
低 |
SOIC-8窄体 |
| BL7121AH |
100Mbps |
2 |
1/1 |
3750vrms |
高 |
SOIC-8窄体 |
| BL7122AL |
100Mbps |
2 |
1/1 |
3750vrms |
低 |
SOIC-8窄体 |
| BL7122AH |
100Mbps |
2 |
1/1 |
3750vrms |
高 |
SOIC-8窄体
|