淺析數字電容隔離器的磁場抗擾度
加入技術交流群
電容隔離器的結構
電容隔離器由兩塊硅芯片—一個發(fā)送器和一個接收機組成（請參見圖2）。數據傳輸在由兩個電容構成的差動隔離層之間進行，在每個電容的二氧化硅 (SiO2) 電介質兩端都有一塊銅頂片和一個導電硅底片。發(fā)送器芯片的驅動器輸出通過一些接合線連接到接收機芯片上隔離電容的頂片。通過將電容的底片連接接收機輸入構成了一個導電環(huán)路。圖3顯示了隔離層的等效電路結構圖，并標示出了金接合線之間的環(huán)路區(qū)域。很明顯，穿過該環(huán)路的磁場將會產生一個 EMF，其表示下面RC網絡的輸入電壓噪聲Vn1。我們常常碰到的第二種差動噪聲部分Vn2，其產生原因是共模噪聲到差動噪聲的轉換。兩個噪聲分量共同組成了綜合噪聲Vn。如果只考慮EMF的影響，則可以保守地將Vn一分為二：
圖2 電容隔離器內部結構的簡化結構圖
圖3 隔離層的等效電路結構圖
若要觸發(fā)接收機，RC網絡的輸出必須提供一個差動輸入電壓VID，其超出了接收機輸入閾值。是否出現偽觸發(fā)，具體取決于RC網絡的增益響應G（f）。
將差動網絡轉換為單端網絡（請參見圖4），簡化了G (f) 的推導過程，但卻要求C′1 = 2C1，R′1= R1/2，C′2 = 2C2，以及 R′2 = R2/2。
圖4 單端RC網絡
一次電路仿真證實了RC網絡為一個一階高通濾波器，其C′1和R′1為主要組件，頻率高達100 MHz（參見圖5中藍色曲線）。超出這一頻率以后，寄生組件C′2和R′2生效，從而引起稍稍偏離于線性的斜率。因此，頻率達到100 MHz 以后，增益響應可以表示為VID/vn的比：
確定不會引起偽接收機觸發(fā)的最大允許噪聲，要求對方程式5求解vn：
然后，將vn代入方程式4，得到以伏特為單位的最大容許EMF：
將EMF代入方程式3，得到最大可能磁通密度：
圖5 增益幅度頻率響應 |G(f)|
評論