Isolatoren Entwicklungs-Tools schützen

Bild 1: Der ADUM3211 ist ein magnetisch gekoppelter, zweikanaliger Allzweck-Isolator, 
der mit bis zu 1000 kbit/s arbeiten kann.
Bild 1: Der ADUM3211 ist ein magnetisch gekoppelter, zweikanaliger Allzweck-Isolator, der mit bis zu 1000 kbit/s arbeiten kann.

Unerwünschte Spannungs- und Stromwerte über Schnittstellen können Tools und Laptops beschädigen und zu Projektverzögerungen führen. Dabei lassen sich die Investitionen in Tools einfach schützen: mit Schnittstellen, die auf preiswerten Isolations-ICs basieren – und das in weniger als 30 Minuten.

Ein Isolator teilt einen Kreis in zwei Kreise, die durch eine Isolierungsbarriere getrennt wird. Die Kreise auf jeder Seite der Barriere werden separat mit Strom versorgt und geerdet. Die Barriere wirkt wie ein Filter, der hohe Spannungen und Transienten blockiert und nur die zu übertragenden digitalen Informationen oder Daten über einen Kopplungsmechanismus von einer Seite auf die andere gelangen lässt.

Der Kopplungsmechanismus ist oft kapazitiv, magnetisch oder optisch – wobei typischerweise für jede Schnittstelle mehrere Optionen zur Verfügung stehen. Bevor sich der Entwickler für eine der Technologien entscheidet, muss er sich darüber im Klaren sein, in welcher Umgebung er arbeitet, und folgende Punkte berücksichtigen:

  • Bei der kapazitiven Kopplung wird ein sich veränderndes elektrisches Feld verwendet, um Daten über die Isolationsbarriere hinweg zu übertragen. Das macht sie zu einer großartigen Option in Anwendungen, in denen starke Magnetfelder auftreten können. Durch die kapazitive Kopplung lässt sich tendenziell außerdem ein geringerer Platzbedarf auf der Platine und ein energieeffizienterer Betrieb erzielen. Allerdings führt die kapazitive Kopplung manchmal zu Rauschproblemen aufgrund des gemeinsamen Si­gnalwegs.
  • Bei der magnetischen Kopplung werden sich verändernde Magnetfelder verwendet, um Daten über die Isolationsbarriere hinweg zu übertragen, sodass sie sich besonders für Anwendungen eignet, bei denen starke elektrische Felder auftreten können. Bei der magnetischen Kopplung kommen häufig kleine Transformatoren zum Einsatz, was zur Rauschunterdrückung beiträgt und eine hocheffiziente Energieübertragung über die Barriere ermöglicht.
  • Bei der optischen Kopplung werden optische Impulse verwendet, um Licht über eine nicht leitfähige Barriere hinweg zu übertragen. Das macht sie zur perfekten Option für verrauschte Elektrik und magnetische Umgebungen. Im Gegensatz zu magnetisch und kapazitiv gekoppelten Signalen werden bei der optischen Kopplung stationäre Signale über die Barriere hinweg übertragen. Die optischen Koppler können allerdings einer Geschwindigkeitsbegrenzung unterliegen und ihr Betrieb erfordert mehr Leistung.
  • Vor dem Hintergrund dieser unterschiedlichen Technologien und ihrer Merkmale besteht der nächste Schritt darin, die verschiedenen Busprotokolle zu untersuchen und nacheinander zu erkunden, wie sich die Entwicklungs-Tools an den verschiedenen Schnittstellen isolieren lassen.