Utover Optocoupler: Forståelse av digitale isolatorer

Går staheten utover livskvaliteten? (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Utover Optocoupler: Forståelse av digitale isolatorer


Optokoblere er utvilsomt effektive, men alternative isolasjonsteknologier kan være et bedre valg for søknaden din.

Relatert informasjon

  • Galvanisk isolasjon: Formål og metoder

Å oppnå galvanisk isolasjon er ganske enkelt når vi arbeider med AC-signaler. Jevnt varierende spenninger og strømmer er så ivrige etter å bevege seg utover grensene for ledende sammenkoblinger at de naturlig tillater tre typer isolert overføring: de genererer magnetiske felt som kan kobles via transformatorspoler, elektriske felt som kan kobles via kondensatorplater og elektromagnetisk stråling som kan overføres via antenner.

Problemet er at vi ofte må isolere elektriske signaler som ikke har stadig varierende bølgeformer. Vanligvis er det digitale signaler som kan forbli logisk lavt eller logisk høyt i lengre tid. En standard løsning på dette problemet er å bruke lys, som har den praktiske muligheten til å gi lavfrekvent eller jevnlig stabil kommunikasjon mellom sender og mottaker uten å opprette en direkte elektrisk tilkobling.

Hva er en Optocoupler? "Src =" // www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/TechA_DigIso_image.JPG "/>

Et røntgenbilde av en optokoppler, tatt fra et Silicon Labs-dokument med tittelen "CMOS Digital Isolators Supersede Optocouplers i Industrial Applications."

Ulemper av Optocoupler i praksis

Optokoblere er tilstrekkelig i mange systemer, men de har betydelige ulemper:

  • I sammenheng med moderne lav-effektelektronikk er en LEDs nåværende krav ganske høy, og en optokoblings LED må være på når inngangssignalet er logisk høyt. I noen systemer er denne ineffektive bruken av kraft ganske enkelt uakseptabel.
  • Optokoblere har pålitelighetsproblemer. Kanskje den primære bekymringen er LED-feil, men abstraktet for dette forskningspapiret nevner blant annet grensesnittforurensning og termomekanisk stress forbundet med fuktabsorpsjon.
  • Forplantningsforsinkelser involvert i optocoupler-operasjon påfører irriterende datahastighetsbegrensninger. Jeg vet ikke om det er rimelig å si at optokoblere er iboende "sakte", men de er faktisk sakte i forhold til alternative enheter.
  • En optokopplerens inngang og utgang er ikke typiske logiske porter, og derfor kan grensesnittet mellom optokoppleren og resten av systemet kreve komponenter eller designinnsats som kan elimineres når digitale isolatorer brukes.
  • Optocoupler-produksjonsteknikker gjør det vanskelig å integrere flere kanaler i samme pakke.

RF-tilnærmingen

Vi forbinder vanligvis radiofrekvenskommunikasjon med fjerndistansystemer, men det er ingen grunn til at du ikke kan bruke den til (svært) kortvarige applikasjoner som digital-signalisolering. Tanken her er å modulere en bærer i henhold til det digitale inngangssignalet, sende det modulerte signalet over en isolasjonsbarriere, og demoduler deretter signalet.

Før vi går videre, er det interessant å merke seg at disse RF-isolatorene gir store forbedringer over optokoblere, til tross for at den grunnleggende forskjellen mellom de to teknologiene er rett og slett bølgelengde: en optokoppler tillater et digitalt signal å aktivere og deaktivere en kilde med kortere bølgelengde elektromagnetiske stråling (dvs. lys), og SiLabs-enheten tillater et digitalt signal for å aktivere og deaktivere en kilde til elektromagnetisk stråling med lengre bølgelengde (dvs. et RF-signal).

Magnetisk isolasjon

Analog Devices bruker magnetisk kobling for å overvinne begrensningene til optokoblere. Deres I Coupler-teknologi kombinerer små transformatorer med kontrollkretser på en slik måte at lavfrekvente digitale signaler kan overføres, til tross for at du trenger et skiftende magnetfelt for å indusere strøm. Følgende diagram gir et godt sammendrag av deres teknikk: