ISO122P: что такое ИС усилителя изоляции, как она работает и когда ее использовать

Если вам нужно переместить аналоговый сигнал из «шумного» или высоковольтного домена в безопасный, низковольтный домен без совместного использования земли, изолирующий усилитель часто является самым простым ответом. ISO122P-это PDIP-версия ISO122 от Texas Instruments, прецизионного изоляционного усилителя с однократным усилением, который отправляет аналоговые сигналы через емкостный изоляционный барьер. Короче говоря, он ломает контуры заземления и защищает нижнюю электронику, воспроизводя вход при 1 В/В с другой стороны, в пределах указанной полосы пропускания и линейности.

Согласно обзору устройства, ISO122 обеспечивает изоляцию 1500 Vrms выдерживает, пропускную способность малого сигнала примерно 50 кГц и максимальную нелинейность 0,020% в единице усиления, все это задокументировано в залоге семьи наСтраница продукта Texas Instruments ISO122И текущий PDF наЦелевая страница спецификации TI ISO122.

Краткое определение (и почему оно существует)

• ISO122P = ISO122 в 16-контактном пластиковом корпусе DIP (PDIP). Суффикс «P» обозначает пакет. См. Подробную информацию об устройстве TI черезСтраница устройства TI ISO122P.
• Функционально: прецизионный изолирующий усилитель с одиночным усилением. Он передает аналоговое напряжение через внутренний емкостный барьер и реконструирует его на выходной стороне с высокой линейностью.
• Назначение: устранение общих путей заземления, которые вызывают контуры заземления, снижение риска от высоких напряжений в обыденном режиме и защита этапов измерения низкого напряжения.

Используйте его, когда вам нужен аналоговый сигнал на дальней стороне изолирующего барьера, и вы не хотите создавать свою собственную аналоговую линию трансформатора/оптопары.

Как работает ISO122P (высокий уровень)

Внутри микросхемы входное напряжение преобразуется в высокочастотный сигнал с модулированной циклической модуляцией. Этот модулированный сигнал пересекает дифференциальный емкостный барьер (порядка пары пикофарад). На вторичной стороне ISO122 демодулирует и фильтрует форму волны обратно в аналоговое напряжение с единичным усилением. TI описывает этот подход к модуляции/демодуляции цикла и барьерную структуру в функциональном описании устройства наЦелевая страница спецификации TI ISO122.

Последствия проектирования:

• Ожидайте небольшую остаточную пульсацию переключения на выходе. TI рекомендует простой постфильтр нижних частот, чтобы уменьшить его при сохранении полосы пропускания; см. руководство TI в отчете о применении выходной фильтрации ISO12x,Отчет приложения TI SBOA012.
• Каждая сторона изоляционного барьера нуждается в своих местных, изолированных рельсах подачи. Правильное разъединение с обеих сторон имеет важное значение; Таблица данных TI показывает рекомендуемую практику наЦелевая страница спецификации TI ISO122.

Ключевые параметры (что они означают на практике)

• Изоляция выдерживает: ISO122 является производство‑испытанным до 1500 Vrms изоляции. Это рейтинг выдерживания уровня устройства, а не сертификация безопасности системы; TI объясняет терминологию изоляции и то, как интерпретировать рейтинги в своей технической записке."Понимание терминологии изоляции" (SLYT676)С 2025 года и предыдущие пересмотры.
• Полоса пропускания: полоса пропускания малого сигнала около 50 кГц. Для большинства промышленных датчиков, линейных сигналов 50/60 Гц и многих контуров управления этого достаточно. Если вам нужна более широкая полоса пропускания или очень низкая пульсация/шум, проконсультируйтесь с альтернативами ниже.
• Линейность: порядка 0,020% макс. Для аналоговых каналов средней точности этого обычно достаточно; для точности метрологии рассмотрите варианты более узкой линейности.
• Рельсы питания: двойные источники питания с каждой стороны (примерно от ± 4,5 В до ± 18 В), с типичным диапазоном ввода/вывода около ± 10 В. Подтвердите точные пределы против рельсов в самых последних таблицах электрических характеристик наЦелевая страница спецификации TI ISO122.
• Упаковка: ISO122P-это опция PDIP, полезная для сквозных или устаревших плат; Варианты SOIC существуют в одном семействе, если вы предпочитаете поверхностное крепление, перечисленное наСтраница продукта Texas Instruments ISO122.

Чем не является ISO122P (проверка границ)

• Не цифровой изолятор или изолированный АЦП. ISO122P выводит аналоговое напряжение; цифровой битовый поток или SPI/I2C не задействован.
• Не медицинская сертификация в чипе. Рейтинг уровня устройства 1500 Vrms сам по себе не означает усиленную изоляцию или соответствие конечному оборудованию. Системная безопасность зависит от утечки/зазора, компоновки печатных плат, архитектуры питания и тестирования стандартов, как обсуждается в TISLYT676 по терминологии изоляции.

Типичные применения

• Промышленные измерения и управление: изолированные сенсорные интерфейсы для модулей PLC/DAQ для разрыва контуров заземления и отклонения высокого общемодового напряжения. См. Позиционирование устройства наСтраница продукта Texas Instruments ISO122.
• Системы питания и энергоснабжения: измерение тока шунта высокого уровня, мониторинг изолированного напряжения аккумуляторных батарей или моторных приводов.
• Лабораторные и смежные медицинские инструменты: изолированные от пациента аналоговые интерфейсы, где система, а не только чип, получает сертификацию.

Короче говоря: выбирайте ISO122P, когда вам нужен чистый аналоговый переход с однократным усилением через изоляционный барьер со средней полосой пропускания, требованиями средней точности и удобным пакетом PDIP.

Контрольный список Design-in (практические советы)

• Питание обеих сторон отдельно: Обеспечьте изолированные источники питания для входных и выходных доменов; разделите каждую сторону керамическим блоком 0,1 мкФ рядом с контактами и соответствующим объемным конденсатором.
• Фильтрация пульсации: добавьте скромный фильтр нижних частот на выход, чтобы сбить пульсацию демодулятора, не жертвуя целевой полосой пропускания; TI'sПримечание фильтра SBOA012Имеет практическое руководство.
• Респект входных/выходных диапазонов: Держите сигнал в пределах линейного входного диапазона и убедитесь, что выход имеет запас по отношению к его рельсам питания; проверьте кривые в последнем PDF наЦелевая страница спецификации TI ISO122.
• Разверните барьер как барьер: Поддерживайте утечку/зазор через зазор изоляции на вашей печатной плате. Держите узлы high‑dv/dt подальше от чувствительных входов.
• План дрейфа и температуры: для прецизионных систем, смещения бюджета, дрейфа и пульсации; проверьте числа из таблицы электрических характеристик спецификации данных во время бюджета ошибок.

ISO122P против альтернатив (когда выбрать что)

• ISO124 (одно и то же семейство, более жесткая линейность): если вам нужно устройство с булавкой, униитет-усилением с более низкой нелинейностью (максимум 0,010% в спецификациях семейства), рассмотрите брата, отмеченного наTI ISO124 страница продукта. Он предлагает аналогичную пропускную способность с улучшенной точностью.
• ISO224 (современный изолированный усилитель): для более высоких оценок изоляции, улучшенного шума/линейности и современных вариантов питания оцените такие устройства, как ISO224, описанные наСтраница продукта TI ISO224. Они специально созданы для новых дизайнов.
• Изолированные усилители на основе Delta‑sigma (цифровой выход): если вы планируете напрямую подавать на микроконтроллер или АЦП цифровой битовый поток и хотите получить усиленные варианты изоляции и отличную точность, посмотрите на семейства AMC13xx/AMC33xx в TI'sОбзор портфеля изолированных усилителей.

Руководство по выбору:

• Обслуживание/модернизация с минимальным редизайн и необходимостью PDIP: ISO122P.
• Та же топология, более высокая точность: ISO124.
• Новый дизайн, более высокая точность или более высокая изоляция или предпочтительный цифровой интерфейс: семейства ISO224 или AMC13xx/AMC33xx.

Примеры использования (текстовые эскизы)

• Изолированный приемник контура 4-20 мА: преобразуйте ток контура в напряжение с помощью резистора на входной стороне, пропустите его через ISO122P с коэффициентом усиления за единицу, а затем фильтр нижних частот перед АЦП MCU на безопасной стороне.
• Чувство тока шунта с большой стороны: измерять милливольт через шунт в моторном приводе, при необходимости усиливать перед ISO122P, если требуется, передавать через барьер, затем кондиционировать и оцифровывать.
• Заземляющий выключатель для лабораторного сбора данных: изолировать датчик или преобразователь, земля которого смещена или зашумляется относительно системы сбора данных.

Часто задаваемые вопросы

• Может ли ISO122P работать от одного источника? Архитектура обычно используется с двумя источниками питания с обеих сторон; проверьте техническое описание на предмет допустимых режимов работы с одной подачей и ограничений наЦелевая страница спецификации TI ISO122.
• Какую пропускную способность и точность я должен ожидать? Около полосы пропускания малого сигнала 50 кГц и максимальная нелинейность примерно 0,020% представлены в обзоре устройства наСтраница продукта Texas Instruments ISO122. Проверьте точные пределы и условия испытаний в последнем PDF-файле.
• Сертифицирован ли он сам по себе? Нет. Микросхема обеспечивает гальваническую изоляцию с номинальной выдерживаемостью 1500 В среднеквадратичного напряжения, но соответствие стандартам системного уровня требует полной разработки и тестирования оборудования в соответствии с указаниями, такими как TI.SLYT676 по терминологии изоляции.
• Как мне уменьшить пульсацию на выходе? Добавьте скромный фильтр нижних частот, как предложено в TIОтчет приложения фильтрации SBOA012, Настроенный на ваши потребности в пропускной способности.
• Доступен ли еще ISO122P? По состоянию на 2025 год семейство устройств остается документированным TI; проверьте текущее состояние и запасы на TI и дистрибьюторах, таких как Mouser и Digi‑Key. Смотрите упорядоченный вид TI наСтраница устройства TI ISO122PИ проверить списки, такие какСтраница мышеловка ISO122PИлиСтраница с подробностями ISO122P Digi‑KeyНа дату покупки.

Нижняя линия

ISO122P-это аналоговый изолирующий усилитель рабочей лошадки: простая передача с единичным усилением, производительность средней полосы пропускания и пакет PDIP для сквозных или устаревших сборок. Он светит, когда вам нужна простая гальванически изолированная аналоговая линия связи без перехода к цифровым битовым потокам или более сложным сигнальным путям. Для более высокой точности или новых требований к изоляции альтернативы TI ISO124, ISO224 или delta-sigma являются готовыми вариантами, но если вам нужен проверенный изолятор с однополюсным усилением PDIP, ISO122P остается надежным выбором, подкрепленным документацией TI поСтраница продукта ISO122И текущийПосадочный паспорт.