设计适合工业、电信和医疗应用的鲁棒隔离式I2C/PMBus数据接口
通过使用晶圆级工艺制造片内变压器，则iCoupler通道能以较低的成本相互集成，以及与其他半导体功能集成。 一个例子便是集成DC-DC转换器的热插拔双通道I2C 隔离器ADM3260。iCoupler隔离技术在很多方面克服了光耦合器所造成的限制： 这些易于使用的器件缩小整体解决方案尺寸、系统成本和功耗，同时提升了性能和可靠性。 此外，采用iCoupler技术，则性能不会因为电流传输比(CTR)而下降——标准光耦合器的CTR会随着时间推移而老化——并且iCoupler是双 向技术，而光耦合器技术是固有单向技术。
图8. 隔离技术比较： (a) iCoupler隔离 (b) 光耦合器隔离
不久前，在隔离端创建一个低压电源尚需使用相对较大且昂贵的独立DC-DC转换器，或者需采用定制的分立电路，如图9所示。这些方法是仅有的替代方案，哪怕对于I2C数据通信或其他只需少量隔离式电源的应用亦是如此。
图9. 用于电源隔离器的分立式–48 V至5 V电源解决方案
为了解决这一问题，ADI开发了一款完整的全集成式解决方案，利用微变压器跨越隔离栅实现信号和电源传输。 这是对我们完善iCoupler技术的延伸，是一种突破性的替代方案，称为isoPower。 该方案可利用单个元件实现高达5 kV的信号与电源隔离，无需使用隔离式电源，大幅缩小典型I2C总线的PCB面积、缩短设计时间并降低总系统成本。
集成DC-DC转换器的双通道I2C隔离器
图10将使用分立元件的PMBus隔离解决方案与完全集成式解决方案进行了比较。 这款分立式方案需要使用4个光耦合器进行隔离、一个隔离式电源以及复杂的模拟电路来防止闩锁并抑制毛刺。 隔离式电源采用变压器驱动器IC来驱动分立式变压器，并与简单的整流器和低压差调节器配合，净化隔离供电轨。 该设计需要8个IC和多个无源器件，导致接口成本上升、PCB面积增加、可靠性下降。
集成式解决方案采用单个IC，搭配所有I2C接口都会配备的去耦电容以及上拉电阻后，可提供完全隔离的双向I2C接口与隔离电源。 ADM3260不会产生任何毛刺和锁定问题，具有经过UL认证的2.5 kV rms隔离额定值，采用20引脚SSOP封装。 该器件提供双向隔离式数据与时钟线路和隔离式电源，无光耦合器的尺寸、成本和复杂性问题。
该单芯片解决方案能够显著缩减隔离式I2C 接口所需的成本、设计时间和PCB面积，同时提升可靠性。 该产品无需修改即可采用3.3 V或5 V电源供电，避免采用分立式设计时所必需的设计变更，同时提供150 mW输出功率(5 V)或65 mW输出功率(3.3 V)，可用来上电ADC、DAC或隔离端的其他小系统。
图10. 隔离式I2C设计对比： (a) 分立式解决方案 (b) 集成式解决方案
瞬变保护
为了让隔离式接口能够在工业应用等恶劣工作条件下运行，iCoupler和isoPower隔离技术提供高于25 kV/ìs的共模瞬变抗扰度。 它确定原边和隔离端之间电位差上升沿和下降沿上的最大压摆率，确保耦合到总线的瞬变信号不会损坏连接总线的器件或破坏已传输的数据，同时增强数据链路可靠 性。
2.5 kV隔离保护和认证
该隔离解决方案的器件原边与隔离端之间隔离额定值为2.5 kV rms。 此隔离额定值保证电流无法从原边流入I2C 总线，并且耦合至总线的电压或瞬变信号不会到达逻辑端。 2.5 kV隔离保护还意味着，可以保护逻辑端的用户与设备不受总线端的高电压或瞬变影响。 ADM3260的2.5 kV隔离额定值正在接受下列机构的认证： 美国保险商实验所(UL)、德国电气工程师协会(VDE)和加拿大标准协会(CSA)。 UL 1577认证要求所有器件的隔离栅都要100%经过生产测试。 ADM3260提供：
- UL认证
- 依据UL 1577，1分钟2500 V rms
- VDE合格证书
- IEC 60747-5-2 (VDE 0884, Part 2)
- VIORM = 560 VPEAK
- CSA元件验收通知#5A
PCB布局
进行正确的PCB布局对于确保在实际设计中实现2.5 kV的额定隔离性能至关重要。 主要考虑因素是逻辑端GND和总线端GND之间的爬电距离（导线表面之间沿壳体的最短距离）和电气间隙（最短空气距离）。 ADM3260的逻辑接口不需要外部电路。 输入和输出供电引脚需要电源旁路，如图11所示。欲了解有关PCB布局指南和电磁辐射(EMI)控制的更多信息，请参考AN-0971应用笔记"isoPower器件的辐射控制建议"。
图11. ADM3260推荐的印刷电路板布局
ADM3260应用与优势
ADM3260热插拔隔离器同时提供数据和电源隔离。 两路无闩锁、双向通信通道支持完整的隔离式I2C/PMBus接口和集成式DC-DC转换器，提供最高150 mW、3.15 V至5.25 V范围的隔离式电源。拥有双向通道则无需将I2C/PMBus信号分成单独的发送信号与接收信号，供独立光耦合器使用。集成式DC-DC转换器能以小尺寸实现完整的隔离式I2C/PMBus接口。 采用20引脚SSOP封装的ADM3260如图12所示，该器件具有5.3 mm爬电距离，工作温度范围为–40°C至+105°C，千片订量报价为2.99美元/片。
