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輸入級(jí)中的 LED 的性能會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低，這會(huì)影響器件壽命，并可能導(dǎo)致傳播延遲時(shí)間增長(zhǎng)，進(jìn)而影響系統(tǒng)性能。

它們較低的共模瞬變抗擾度（CMTI）限制了功率 FETs 的切換速度。

它們通常僅支持較低的工作溫度范圍，因此很難創(chuàng)造出更緊湊的設(shè)計(jì)。 

TI 提供了使用電容隔離技術(shù)的隔離柵極驅(qū)動(dòng)器，以幫助克服光耦合器中一些常見的設(shè)計(jì)難題。

圖 3 對(duì)比了傳統(tǒng)的光耦合器柵極驅(qū)動(dòng)器與 TI 使用電容隔離的隔離柵極驅(qū)動(dòng)器。TI 的電容隔離柵極驅(qū)動(dòng)器具有更高的 CMTI 額定值、更寬的工作溫度范圍以及改進(jìn)的計(jì)時(shí)規(guī)范，例如，部件到部件的偏斜和傳播延遲。 

圖 3. 光耦隔離柵極驅(qū)動(dòng)器（a）和電容隔離柵極驅(qū)動(dòng)器（b）的對(duì)比 

隔離電流和電壓反饋

交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用由電壓和電流反饋測(cè)量值組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制交流電機(jī)的速度和扭矩。由于電壓和電流反饋需在高壓側(cè)測(cè)量，因此信號(hào)必須與低壓控制器側(cè)隔離。

在電機(jī)的三相中的每相上測(cè)得的同軸相電流用于導(dǎo)出控制 IGBTs 的最佳 PWM 模式。這些同軸相電流測(cè)量的準(zhǔn)確性、噪聲、帶寬、延遲和 CMTI 直接影響電機(jī)的扭矩和速度輸出曲線。

如圖 4 所示，電容耦合隔離式放大器和調(diào)制器和光耦合同類產(chǎn)品相比，具有更少的信號(hào)傳播延遲、更佳的 CMTI 以及更長(zhǎng)的壽命和可靠性。 

圖 4. 隔離式放大器的示例（a）；和隔離式調(diào)制器（b）

圖 5 所示為使用隔離式放大器進(jìn)行基于分流的電流感應(yīng)和基于電阻分壓器的電壓感應(yīng)的反饋感應(yīng)環(huán)路的典型框圖。通過分流電阻器 RSHUNT 來完成對(duì)相電流的測(cè)量。 

圖 5. 實(shí)現(xiàn)典型的電流和電壓反饋

與光耦合器相比，TI 的隔離式放大器支持極小的雙向輸入電壓范圍，具有很高的 CMTI 和整體精度。這些功能可在高噪聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可靠的電流感應(yīng)。這些器件的高阻抗輸入和寬輸入電壓范圍使其極其適用于直流母線總線電壓感應(yīng)。

什么是交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)？

交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的控制模塊基于位置反饋模塊的輸入、模擬輸入和數(shù)字輸入，負(fù)責(zé)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)處理和總體控制算法。這些數(shù)字輸入通常是來自現(xiàn)場(chǎng)傳感器和開關(guān)的 24 V 信號(hào)，可傳達(dá)緊急停止信號(hào)（例如安全扭矩關(guān)閉（STO））或有關(guān)電機(jī)運(yùn)行的信息（例如速度和位置）。

與控制算法一同使用時(shí)，這些數(shù)字信號(hào)輸入將對(duì)功率級(jí)進(jìn)行任何必要調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)輸出。將控制模塊與數(shù)字輸入隔離可防止接地電位差引起通信錯(cuò)誤。

盡管光耦合器已用于隔離數(shù)字輸入，但是數(shù)字隔離器技術(shù)的最新發(fā)展徹底革新了系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)數(shù)字輸入的方式。

圖 6 所示為用于隔離數(shù)字輸入的光耦合器常見解決方案。該解決方案使用數(shù)個(gè)分立元件（9 至 15 個(gè)）來實(shí)現(xiàn)電流限值和受控電壓閾值。 

圖 6. 典型的光耦隔離數(shù)字輸入解決方案

使用這種復(fù)雜的解決方案，電流限值可以遠(yuǎn)高于 2 mA 的目標(biāo)電流限值，且在整個(gè)溫度范圍內(nèi)可能高達(dá) 6 mA（具體取決于設(shè)計(jì)）。此外，光耦合器之后的施密特觸發(fā)器緩沖器還為抗噪提供了滯后功能。圖 7 所示為一種簡(jiǎn)化的解決方案，一種專用于數(shù)字輸入應(yīng)用的專用數(shù)字隔離器。采用 TI 電容性隔離技術(shù)的器件可實(shí)現(xiàn)《2.5 mA 的電流限值。該解決方案無需施密特觸發(fā)器來抗噪，僅需兩個(gè)電阻（RSENSE 和 RTHR）來設(shè)置所選的電流限值和電壓閾值。 

圖 7. 使用 TI 數(shù)字隔離器的隔離數(shù)字輸入解決方案

與光耦合器相比，基于電容的數(shù)字隔離方法的優(yōu)勢(shì)在于其具有更低的功耗。TI 的數(shù)字隔離器的精確電流限值可將數(shù)字輸入所引電流減少五分之一，從而大大降低了功耗和電路板溫度。其他功能包括具有通道間隔離功能的雙通道選件，可幫助減少電路板空間，同時(shí)還提供低傳播延遲和 4 Mbps 數(shù)據(jù)速率，以支持 STO 輸入。

用光耦合器支持 STO 輸入需要高速光耦合器。與基于電容的數(shù)字隔離技術(shù)相比，這種光耦合器價(jià)格昂貴且使用壽命較短。

無論您正在隔離功率級(jí)中的柵極驅(qū)動(dòng)器、隔離電壓或電流反饋，還是隔離控制模塊中的數(shù)字輸入，TI 的基于電容的隔離技術(shù)都徹底革新了交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用壽命和溫度要求，且在許多情況下，此種技術(shù)提供了比光耦合器更緊湊的解決方案。