CN109387716A

CN109387716A - 基于数字隔离器的共模瞬态抗扰度测试

Info

Publication number: CN109387716A
Application number: CN201811288088.6A
Authority: CN
Inventors: 邓玉清; 李欢; 李飞; 宣志斌; 罗永波
Original assignee: CETC 58 Research Institute
Current assignee: CETC 58 Research Institute
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-02-26

Abstract

本发明实施例涉及一种对数字隔离器的共模瞬态抗扰度测试的方法，通过选定数字隔离器，对数字隔离器CMTI测试电路设计及配置，完成对数字隔离器CMTI测试及测试结果分析。通过对数字隔离器的共模瞬态抗扰度进行测试，得到干扰波形并评价波形数据，达到对数字隔离器件共模抑制测试与评价的效果，解决了应用上对高速磁性数字隔离器的共模瞬态抗扰度测试并能准确评价的实际问题。

Description

基于数字隔离器的共模瞬态抗扰度测试

技术领域

本发明涉及电子元器件性能测试领域，尤其涉及磁性数字隔离器的共模瞬态抗扰度参数的测试方法。

背景技术

数字隔离器的传输速率可达500Mbps、信号失真小于2ns、成本低、效率高和高集成度等优点，在长寿命、稳定性能等要求相对较高的电子系统中被广泛应用，尤其在一些隔离输入输出较高的抗干扰能力强的应用环境中。随着隔离技术的发展及工艺不同，磁性数字隔离器、电容耦合隔离和光耦合隔离是当今主流的三种隔离方式。

电容式耦合器件利用电容器的电荷感应现象来传递信号，同样可以起到电气隔离的目的，而且使用方便、性能稳定、失真小。一般情况下，电容耦合元件常被用来传输小信号，如果是大信号或者强信号的传输，就需要用变压器作为耦合元件。由于光耦合器的物理结构，器件中往往有较高的寄生输入输出电容(一般在pf量级)，高的寄生耦合电容导致CMTI性能变差，使光耦合器使用时受共模瞬态抗扰度(CMTI)的限制。磁性数字隔离器是基于CMOS的数字隔离器，与光耦合器相比，可提供相当高的CMTI性能，同时保证了更长的工作寿命和高可靠性。

随着数据速率的提高，在高转换速率瞬时，共模干扰有可能通过耦合窜入输出，破坏数据转换，通过隔离地平面之间的电容提供这些快速瞬态信号的路径，使输出波形退化，衡量隔离器两个隔离地之间抗高速噪声能力的指标称为共模瞬变抑制。瞬态共模抑制(CMTI)是衡量一个隔离器在数据通信不被噪声打断的情况下，对隔离栅中的电压噪声的抑制能力。

磁性数字隔离器自在崭露头角以来，已经历几年的发展及市场应用。目前已大量应用于工业测量、智能交通、电机控制、航天航空等产品及领域。但在当前的工程应用上存在对瞬态共模抑制不能准确评价的实际问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法。其能实现对目标器件的瞬态共模抑制参数进行测试，利用脉冲提供输入与输出的干扰，通过调节脉冲参数，得到干扰波形并评价波形数据，达到对数字隔离器件共模抑制测试与评价的效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，包括：步骤一：选定数字隔离器，获取数字隔离器对应的真值表和输入低和输入高两种情况的输入电流范围信息；步骤二：根据获取到的所述输入电流范围信息，进行CMTI测试电路设计及配置；步骤三：数字隔离器CMTI测试，根据CMTI测试原理对脉冲电源进行参数调节；步骤四：对CMTI测试结果进行分析。

进一步的，步骤一还包括，通过对|CMH|与|CML|的定义，得到VCM和dt。

进一步的，所述根据CMTI测试原理对脉冲电源进行参数调节，包括：设置内部触发，延时，上升时间，脉冲电压与输出驱动电压，打开输出。

进一步的，所述对CMTI测试结果进行分析，包括，测量输出波形，记录脉冲电压与变化时间数据，各取10％到90％后根据dv/dt计算得到|CML|和|CMH|，对比器件的|CML|和|CMH|，作出评价。

进一步的，所述选定数字隔离器，获取数字隔离器对应的真值表和输入低和输入高两种情况的输入电流范围信息，包括，在数字隔离器真值表中所列的输入端和使能端分别在高电平与低电平变化时，获取相应输出电平的高低。

进一步的，所述CMTI测试原理包括，共模瞬态抗扰度（CMTI）是指隔离器抑制快速共模瞬变的能力，通常测量单位是kV/us；瞬态共模抑制CMTI=V/(C*R)；其中V为解码芯片输入阈值，C为初次级线圈电容，R为次级线圈电阻；当线圈、介质层的材料以及厚度确定情况下，电阻由线圈宽度、长度决定，电容C由线圈的宽度、长度、内径决定。

本发明通过对数字隔离器的共模瞬态抗扰度进行测试，得到干扰波形并评价波形数据，达到对数字隔离器件共模抑制测试与评价的效果，解决了应用上对高速磁性数字隔离器的共模瞬态抗扰度测试并能准确评价的实际问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例优选的CMTI测试原理示意图；

图2为本发明实施例优选的CMTI测试系统示意图；

图3为本发明实施例优选的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例优选的CMTI测试原理示意图。如图1所示，CMTI测试原理为，共模瞬态抗扰度（CMTI）是指隔离器抑制快速共模瞬变的能力，通常测量单位是kV/us。瞬态共模抑制CMTI=V/(C*R)。其中V为解码芯片输入阈值，C为初次级线圈电容，R为次级线圈电阻。当线圈、介质层的材料以及厚度确定情况下，电阻由线圈宽度、长度决定，电容C由线圈的宽度、长度、内径决定。

共模瞬变是隔离应用中数据损坏的主要原因之一。因为高转换率（高频率）瞬变会通过寄生电容，跨越隔离栅进行耦合，从而破坏数据。在嘈杂的环境中使用隔离器可能会导致设计者优先考虑高共模瞬态抗扰度。为了确保噪声环境下的数据完整性，需要稳定的、具有高度共模瞬变事件抗扰度的隔离设备。

图2为本发明实施例优选的CMTI测试系统示意图。如图2所示，针对磁性数字隔离器对CMTI的测试需求，需要首先搭建一套瞬态共模抑制测试系统；其次，建立磁性数字隔离器CMTI测试方法。

测试系统需具备以下基本要素：

1)具备1个高压脉冲信号源；

2)高压脉冲信号源上升沿为ns量级；

3)配置直流稳压电压电源，给器件引脚提供电压/电流信号；

4)配备1台多通道以上示波器，能监控数字隔离器输出波形；

5)实现隔离器与其他分立元件的连接的测试板。

根据测试系统具备的要是进行搭建测试系统，其中各单元的用途说明：

1）高压电源：由两台高压电源组合而成，串接后给高压调制器供电。

2）双通道函数发生器：接收来自芯片测试盒的触发信号，产生两路脉冲信号。

3）高压调制器：高压调制器受函数信号发生器的控制，将电源转接保护单元送来0-1000-1800V 的三路电压调制成测试所需要的波形，并送往芯片测试盒。

4）前面板：前面板主要完成测试系统一切对外信号和电压的互联互通，及全套系统的总上电控制（包括紧急断电控制）。

5）转接保护单元：将双路高压电信号安全密闭的环境中串接成高压调制器所需要的三路电压。该电压受前面板的紧急断电开关的直接控制。

6）测试盒：测试芯片的安全夹具。内部由硬件电路产生多路高速率逻辑脉冲，用于给多路磁隔离芯片注入测试信号。磁隔离芯片将多路脉冲传递至测试盒的输出接口，信号最终送往示波器。

7）系统集成、测试配件：系统集成深化设计、连接及线缆配件，高压探头。

图3为本发明实施例优选的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法的示意图。如图3所示，步骤一：选定数字隔离器，获取数字隔离器对应的真值表和输入低和输入高两种情况的输入电流范围信息。通过对|CMH|与|CML|的定义，得到VCM和dt。优选的，选择数字隔离器件JS1400。

步骤二：根据步骤一中获取到的输入电流范围，进行CMTI测试电路设计及配置。

步骤三：数字隔离器CMTI测试。按照图1中CMTI测试原理对应的波形对脉冲电源进行参数调节。其中，所述按照图1中波形对脉冲电源进行参数调节，包括：设置内部触发，延时，上升时间，脉冲电压与输出驱动电压，打开输出。

步骤四：对CMTI测试结果进行分析。测量输出波形，记录脉冲电压与变化时间数据，各取10％到90％后根据dv/dt计算得到|CML|和|CMH|，对比器件的|CML|和|CMH|，作出评价。

其中，在步骤一中所述的“获取数字隔离器对应的真值表和输入低和输入高两种情况的输入电流范围信息”，其作法如下：数字隔离器真值表中所列的输入端和使能端分别在高电平与低电平变化时，得到相应输出电平的高低。对于JS1400在输入为高电平时有VIN≥2.0V，输入为低电平时VIN≤0.4V。

其中，在步骤二、步骤三和步骤四中所述的“数字隔离类器件CMTI”，是指磁耦合器件、电容耦合器件和光电耦合器件这三类器件的瞬态共模抑制，CMTI为瞬态共模抑制。

通过以上步骤，对目标器件的瞬态共模抑制参数进行测试，利用脉冲提供输入与输出的干扰，通过调节脉冲参数，得到干扰波形并评价波形数据，达到对数字隔离器件共模抑制测试与评价的效果。通过对数字隔离器的共模瞬态抗扰度进行测试，得到干扰波形并评价波形数据，达到对数字隔离器件共模抑制测试与评价的效果，解决了应用上对高速磁性数字隔离器的共模瞬态抗扰度测试并能准确评价的实际问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，包括：

步骤一：选定数字隔离器，获取数字隔离器对应的真值表和输入低和输入高两种情况的输入电流范围信息；

步骤二：根据获取到的所述输入电流范围信息，进行CMTI测试电路设计及配置；

步骤三：数字隔离器CMTI测试，根据CMTI测试原理对脉冲电源进行参数调节；

步骤四：对CMTI测试结果进行分析。

2.根据权利要求1所述的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，其特征在于：

步骤一还包括，通过对|CMH|与|CML|的定义，得到VCM和dt。

3.根据权利要求1所述的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，其特征在于：

所述根据CMTI测试原理对脉冲电源进行参数调节，包括：设置内部触发，延时，上升时间，脉冲电压与输出驱动电压，打开输出。

4.根据权利要求1所述的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，其特征在于：

所述对CMTI测试结果进行分析，包括，测量输出波形，记录脉冲电压与变化时间数据，各取10％到90％后根据dv/dt计算得到|CML|和|CMH|，对比器件的|CML|和|CMH|，作出评价。

5.根据权利要求2所述的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，其特征在于：

所述选定数字隔离器，获取数字隔离器对应的真值表和输入低和输入高两种情况的输入电流范围信息，包括，在数字隔离器真值表中所列的输入端和使能端分别在高电平与低电平变化时，获取相应输出电平的高低。

6.根据权利要求1所述的对数字隔离器的瞬态共模抑制测试方法，其特征在于：

所述CMTI测试原理包括，共模瞬态抗扰度（CMTI）是指隔离器抑制快速共模瞬变的能力，通常测量单位是kV/us；瞬态共模抑制CMTI=V/(C*R)；其中V为解码芯片输入阈值，C为初次级线圈电容，R为次级线圈电阻；当线圈、介质层的材料以及厚度确定情况下，电阻由线圈宽度、长度决定，电容C由线圈的宽度、长度、内径决定。