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解决接地漂移问题的新方法:电压与接地电平转换器应用解析

来源:德州仪器代理| 发布日期:2025-08-04 14:00:02 浏览量:

在工业与汽车系统中,混合电压设计日益普及,其优势包括电源效率提升、性能优化及成本控制。然而,不同电源域之间的集成面临一个关键挑战——接地不匹配。当两个系统间的接地电位偏离预期的 0V 基准时(偏差范围可达几伏至几十伏),将导致通信异常,影响系统稳定性与可靠性。

当前接地不匹配的解决方法

目前,工程师常采用三种方法来应对这一问题。一是优化 PCB 接地设计,如使用专用接地平面、星形接地或分离模拟与数字地。这种方法虽然有效,但布局复杂、空间占用大,且后期修改成本高。二是使用分立式电平位移电路,如电阻分压器或晶体管电路。但其在高压差场景下信号完整性差、时序不佳,且占用较多布板空间。三是采用电隔离方式,将不同电位的子系统分离。虽然隔离能有效解决接地漂移问题,但成本高、引入信号延迟,并增加电源设计复杂度。

德州仪器 TXG 系列:一种新思路

代理销售德州仪器(TI)旗下全系列IC电子元器件-中芯巨能为您推荐推德州仪器 TXG 系列芯片,该系列芯片专为解决接地漂移问题提供了创新方案。这些电压与接地电平转换器能够在不同电位域之间实现高效通信,支持高达 ±80V 的接地电位差和 1.71V 至 5.5V 的 I/O 电压位移。其推挽输出支持 SPI、UART、I2S、GPIO 等接口,漏极开路输出则适用于 I2C 等应用。此外,TXG 器件支持超过 250Mbps 的数据速率,传播延迟小于 5ns,通道间偏斜低至 0.35ns,显著提升系统性能。

解决接地漂移问题的新方法:电压与接地电平转换器应用解析

接地漂移的典型场景

1. 直流漂移

直流漂移常见于高电流负载或长接地路径系统中。例如在电动助力转向(EPS)系统中,两个 MCU 之间的接地电位差可能影响通信。传统方案使用数字隔离器,而 TXG8041 可提供更紧凑、成本更低的替代方案。

2. 交流接地噪声

在混合信号系统中,高速数字电路可能引发接地反弹,影响模拟电路性能。例如 FPGA 与 DAC 之间的接地噪声可能导致输出失真,使用 TXG8042 可有效隔离噪声,保障通信精度。

3. 有意的接地漂移

某些系统如 GaN 功率级设计中,故意引入负电压接地以提升输出电压摆幅。在这种设计中,TXG8010 可实现 MCU 与 GaN 功率级之间的电位匹配。

何时使用接地电平转换器

尽管电隔离在高压或安全关键场景中不可替代,但在中低压、非安全关键系统中,使用 TXG 系列接地电平转换器可显著降低成本与尺寸,同时提升通信性能。对于需要多电压域通信的系统,如电池管理系统、测试设备和功率转换器,该方案尤为适用。如需 TXG 系列选型指导、样片测试、采购、BOM配单等需求,请加客服微信:13310830171。

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