數(shù)字隔離器技術(shù)的進(jìn)步：超越光耦合器

數(shù)字隔離器是電子系統(tǒng)中,數(shù)字信號和模擬信號進(jìn)行傳遞時(shí),使其且具有很高的電阻隔離特性,以實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)與用戶之間的隔離的一種芯片。設(shè)計(jì)人員之所以引入隔離,是為了滿足安全法規(guī)或者降低接地環(huán)路的噪聲等。

雖然光耦合器無疑可以有效地實(shí)現(xiàn)其目的，但進(jìn)一步探索隔離技術(shù)可能會(huì)推出更符合您的應(yīng)用需求的解決方案，與優(yōu)雅和獨(dú)創(chuàng)性產(chǎn)生共鳴。

電流隔離：目的和方法

電流隔離是確保電子系統(tǒng)安全、可靠性和效率的基石。它的目的是防止不需要的電流和電壓在互連電路之間通過，從而防止?jié)撛谖ｋU(xiǎn)和信號失真。傳統(tǒng)上，利用變壓器耦合、電容器耦合和電磁輻射等方法實(shí)現(xiàn)交流信號的電流隔離相對簡單。

然而，在處理長時(shí)間表現(xiàn)出穩(wěn)定邏輯電平的數(shù)字信號時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)挑戰(zhàn)。在這種情況下，傳統(tǒng)方法被證明是不夠的，需要探索替代隔離技術(shù)。

什么是光耦合器？

光耦合器，也稱為光隔離器，是在數(shù)字系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電流隔離的重要解決方案。其基本結(jié)構(gòu)包括LED、絕緣屏障和光敏半導(dǎo)體器件（通常為光電二極管或光電晶體管）。光耦合器背后的原理涉及利用光跨隔離柵傳輸信號，從而消除輸入和輸出電路之間直接電氣連接的需要。

光耦合器在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)

雖然光耦合器已在眾多應(yīng)用中證明了有效性，但它們也具有值得考慮的顯著優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

有效的電流隔離：光耦合器在輸入和輸出電路之間提供可靠的隔離，確保信號傳輸?shù)耐暾浴?/p>

簡化電路設(shè)計(jì)：通過消除直接電氣連接的需要，光耦合器簡化了電路設(shè)計(jì)并降低了復(fù)雜性。

應(yīng)用范圍廣：光耦合器因其多功能性和兼容性而在汽車、工業(yè)自動(dòng)化和電信等各個(gè)行業(yè)中得到應(yīng)用。

缺點(diǎn)：

高LED電流要求：光耦合器需要大量LED電流，特別是當(dāng)輸入信號處于邏輯高電平時(shí)，導(dǎo)致電源利用率低下。

可靠性問題：光耦合器可能會(huì)遇到可靠性問題，例如LED故障、接口污染和熱機(jī)械應(yīng)力，從而影響長期性能。

傳播延遲：光耦合器固有的操作延遲對數(shù)據(jù)傳輸速率施加限制，可能限制其對高速應(yīng)用的適用性。

接口復(fù)雜性：光耦合器接口偏離標(biāo)準(zhǔn)邏輯門，需要額外的組件或設(shè)計(jì)工作才能將它們有效地集成到系統(tǒng)架構(gòu)中。

制造限制：光耦合器制造技術(shù)通常會(huì)阻礙同一封裝內(nèi)多個(gè)通道的集成，從而限制了可擴(kuò)展性和靈活性。

射頻方法

數(shù)字隔離器技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)了射頻(RF)方法的發(fā)展，作為光耦合器的替代方案。射頻隔離器利用調(diào)制技術(shù)跨隔離柵傳輸數(shù)字信號，與傳統(tǒng)光耦合器相比具有多種優(yōu)勢。

通過根據(jù)數(shù)字輸入調(diào)制載波信號，射頻隔離器僅在輸入處于邏輯高電平時(shí)才傳輸射頻信號，從而最大限度地降低功耗。這種開關(guān)鍵控調(diào)制可確保能源資源的有效利用，使射頻隔離器特別適合低功耗電子系統(tǒng)。

此外，RF隔離器器件，例如Si864x系列，該系列器件具有卓越的性能和低電磁干擾(EMI)操作。這些進(jìn)步解決了與功率效率和信號完整性相關(guān)的問題，將射頻隔離器定位為現(xiàn)代電子應(yīng)用中光耦合器的可行替代品。

磁隔離

數(shù)字隔離器技術(shù)中另一種有前途的方法涉及磁隔離，具有iCoupler技術(shù)的器件就是一個(gè)例子。磁隔離器利用微型變壓器和控制電路來促進(jìn)低頻數(shù)字信號穿過隔離柵的傳輸，從而克服了光耦合器的局限性。

磁隔離背后的原理圍繞著通過變化的磁場感應(yīng)電流，從而無需直接電氣連接即可傳輸數(shù)字信號。與傳統(tǒng)光耦合器相比，這種創(chuàng)新方法在尺寸、工作頻率和功耗方面具有優(yōu)勢。

例如，iCoupler技術(shù)可提供高效的電流隔離，同時(shí)最大限度地降低功耗并最大限度地提高信號完整性。盡管與射頻隔離器相比，它對磁干擾更敏感，但磁隔離器在尺寸、效率和可靠性至關(guān)重要的應(yīng)用中具有引人注目的優(yōu)勢。

總之，數(shù)字隔離器技術(shù)代表著超越傳統(tǒng)光耦合器的重大進(jìn)步，在實(shí)現(xiàn)電流隔離方面提供了更高的性能、可靠性和效率。尤其是射頻和磁隔離方法已成為有前途的替代方案，解決了與光耦合器相關(guān)的限制，同時(shí)滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的需求。

隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展，數(shù)字隔離器的采用勢將加速，推動(dòng)創(chuàng)新并增強(qiáng)各行業(yè)各種應(yīng)用的安全性和功能性。通過了解數(shù)字隔離器技術(shù)的目的、方法、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，工程師和設(shè)計(jì)人員可以做出明智的決策，以優(yōu)化系統(tǒng)性能和可靠性。

審核編輯 黃宇