电容式数字隔离器应用设计

电容式数字隔离器应用设计

       在底层布线低速控制信号。这些信号链路拥有足够的余量来承受过孔引起的中断，从而实现了更大的灵活性。受控阻抗传输线是特性阻抗Z0始终受控于其几何特性的走线。走线长度大于15mm(tr=1ns)和 30mm(tr=2ns)时，走线阻抗必须要与隔离器输出阻抗Z0~rO匹配(如图4所示)，使信号反射最小化。这被称为源阻抗匹配。

图 4 源阻抗匹配：Z0 ~ rO

       隔离器的动态输出阻抗r0，可以通过隔离器数据手册中列出的近似电压-电流输出特性线性部分得到。一般来说，标准输出阻抗大约为70Ω。因此，对一条标准的2盎司镀铜线和电介质为4.5的FR-4而言，接地层上8mm宽、10mm长的走线几何形状会产生所需的70Ω特性阻抗。

布线指南

       建议遵循下列几条主要的布线原则，以保持信号完整性和低EMI。为了将串扰降至10%以下，需保持信号走线是高速信号层到接地层距离的三倍(d=3h)。信号走线下的回流密度遵循1/[1+(d/h)2]函数，因此其在d>3h点上的密度会非常低，从而避免邻近走线中出现较大的串扰(请参见图5)。

图 5 利用 d = 3h 来最小化串扰

       使用45o走线弯曲(或者斜切式弯曲)而非90o弯曲，可保持有效的走线阻抗并避免信号反射。为了实现在噪声环境下的工作，将隔离器的闲置启动输入通过一个电阻器(1kΩ到10kΩ)连接到合适的参考层。将高电平有效、高位允许输入连接到电源层，同时将低电平有效输入连接至接地层。当过孔电感增加信号路径电感时，要避免各层随快速信号走线改变。

       在隔离器与周围电路之间使用较短的走线长度可避免噪声引入。数字隔离器通常会带有隔离式DC/DC转换器，后者提供了跨越隔离层的电源。由于隔离器的单端传输信号对噪声引入过于敏感，因此邻近DC/DC转换器的开关噪声可以很容易被长信号走线引入。将大容量电容(比如10μF)置于靠近电源如稳压器旁，或是在电源进入PCB的地方。

       通过将电容的电源端直接连接至器件的电源端，然后经过孔连至Vcc层，在器件上安装小容量的0.1μF或0.01μF旁路电容。经数个过孔将电容接地端连接至接地层(请参见图6)。

图 6 将旁路电容直接连接至 Vcc 终端

       将多个过孔用于连接旁路电容和其他保护器件(例如：瞬态电压抑制器和齐纳二极管)，从而最小化接地连接的过孔电感。

总结

       尽管关于PCB设计的资料有很多，但本文主要提供一些涉及数字隔离器电路板设计的建议。遵循这些建议将有助于在最短的时间内完成一个符合EMC标准要求的电路板设计。