數(shù)字隔離器的基本概念及選擇三要素

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，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，多采用光耦、磁隔離和電容隔離來實(shí)現(xiàn)，但其功耗、速度、隔離電壓等方面往往不能達(dá)到最優(yōu)。

輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出，這就完成了電-光-電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。了解數(shù)字隔離器三個關(guān)鍵要素的特點(diǎn)及其相互關(guān)系，對于正確選擇數(shù)字隔離器十分重要。這三個要素是：絕緣材料、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸方法。

1、絕緣材料?

數(shù)字隔離器采用晶圓CMOS工藝制造，僅限于常用的晶圓材料。非標(biāo)準(zhǔn)材料會使生產(chǎn)復(fù)雜化，導(dǎo)致可制造性變差且成本提高。常用的絕緣材料包括聚合物（如聚酰亞胺PI，它可以旋涂成薄膜）和二氧化硅（SiO2）。二者均具有眾所周知的絕緣特性，并且已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝中使用多年。聚合物是許多光耦合器的基礎(chǔ)，作為高壓絕緣體具有悠久的歷史。

2、隔離器結(jié)構(gòu)?

數(shù)字隔離器使用變壓器或電容將數(shù)據(jù)以磁性方式或容性方式耦合到隔離柵的另一端，光耦合器則是使用LED發(fā)出的光。

3、數(shù)據(jù)傳輸方法?

光耦合器使用LED發(fā)出的光將數(shù)據(jù)跨越隔離柵傳輸-LED點(diǎn)亮?xí)r表示邏輯高電平，熄滅時表示邏輯低電平。當(dāng)LED點(diǎn)亮?xí)r，光耦合器需要消耗電能；對于關(guān)注功耗的應(yīng)用，光耦合器不是一個好的選擇。多數(shù)光耦合器將輸入端和/或輸出端的信號調(diào)理留給設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)，而這并不一定是非常簡單的工作。

數(shù)字隔離設(shè)備是為符合安全規(guī)定而創(chuàng)建的，同時可最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代化CMOS技術(shù)的優(yōu)勢。為此，數(shù)字隔離設(shè)備使用半導(dǎo)體工藝技術(shù)來創(chuàng)建變壓器或電容器，以便傳輸數(shù)據(jù)而不是傳輸光。通過使用這種技術(shù)，性能和功能集成都得到了改善。

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