關(guān)于數(shù)字隔離技術(shù)，我們持續(xù)收集大家在設(shè)計(jì)時(shí)遇到的難題。我們知道，這些問題和解答對于已經(jīng)使用數(shù)字隔離或希望從傳統(tǒng)光耦隔離轉(zhuǎn)換到數(shù)字隔離的設(shè)計(jì)人員至關(guān)重要，所以我們會發(fā)布一系列文章來解答您的問題，并提供可供后續(xù)學(xué)習(xí)的資源。

在第一篇文章中，我們將討論有關(guān)核心隔離技術(shù)本身的問題。看看您提出的問題是否已在下面得到解答。文末小程序更附有可供學(xué)習(xí)的數(shù)字隔離白皮書合集。如果您還有其他問題需要解答，歡迎在評論區(qū)給我們留言。

隔離技術(shù)

Q: 電容式數(shù)字隔離與光耦隔離的區(qū)別是什么？

A: 光耦合器的工作原理是在物理上提供隔離的同時(shí)，通過物理距離發(fā)送光來進(jìn)行通信。邏輯輸入產(chǎn)生輸入側(cè)電流，LED 輸出通過模塑復(fù)合層將光傳輸?shù)浇邮展怆娞綔y器并輸出。數(shù)字隔離器采用一種基于硅的半導(dǎo)體技術(shù)，在硅工藝中內(nèi)置兩個(gè)集成電路芯片和一個(gè)高壓電介質(zhì)電容器。在德州儀器(TI)，數(shù)字信號被轉(zhuǎn)換到高頻域，并通過基于電容的SiO2 電介質(zhì)隔離層發(fā)送。

Q: 與以前的隔離技術(shù)相比，電容隔離技術(shù)有哪些技術(shù)方面的改進(jìn)？

A: 與光耦合器等傳統(tǒng)技術(shù)相比，電容隔離技術(shù)帶來了很多優(yōu)勢。包括但不限于：壽命更長，高壓性能更強(qiáng)，節(jié)省空間，工作溫度更高，更好的集成能力，可靠的壽命規(guī)格，低功耗。

Q: 數(shù)字隔離器件中使用的電介質(zhì)材料有哪些？

A: 德州儀器(TI)的電容式數(shù)字隔離器使用二氧化硅(SiO2)材料作為電介質(zhì)，在器件內(nèi)創(chuàng)建隔離層。

Q: 隔離器件的失效模式有哪些?

A: 在“開路”和“短路”模式下，所有隔離技術(shù)都可能失效，具體取決于隔離器所面對的高壓事件的情況。為了防止失效，請務(wù)必保持工作在隔離器數(shù)據(jù)表中的安全限值內(nèi)。

Q: 光耦合器件的特性是否會在高溫和低溫情況下發(fā)生變化？

A: 受溫度影響的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是電流傳輸比(CTR)，即輸出電流與輸入電流的比值。在理想情況下，CTR為100%，但它會隨溫度發(fā)生變化，如下圖所示。因此，為了維持一定的CTR，設(shè)計(jì)人員必須采用“過度設(shè)計(jì)”，以便在整個(gè)系統(tǒng)壽命內(nèi)都能維持相同的性能水平。這就是為什么光耦合器通常需要更高的輸入電流（約10mA，正向電流），用來彌補(bǔ)CTR 隨溫度和時(shí)間而發(fā)生的衰減。用高正向電流驅(qū)動光耦合器還會縮短其壽命，從而對可靠性造成額外的不利影響。

Q: 一些隔離器件通常需要電源。如果這些電源采用此類技術(shù)來設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)隔離效果嗎？

A: 可以通過很多方法構(gòu)建隔離式電源，從完全分立式到完全集成式，皆可實(shí)現(xiàn)。我們的變壓器驅(qū)動產(chǎn)品（例如SN6505）可與變壓器結(jié)合使用，用于創(chuàng)建一個(gè)小的隔離式電源，其輸出電流可達(dá)1A。在這種情況下，變壓器在系統(tǒng)中起到了隔離的作用。德州儀器(TI)還提供單芯片的隔離式電源解決方案，例如ISOW7741解決方案通過結(jié)合片上變壓器來創(chuàng)建具有電容式數(shù)字隔離通道的隔離式電源，從而實(shí)現(xiàn)通信。

Q: 數(shù)字隔離的成本會更低嗎? 有了數(shù)字隔離，光耦合器的價(jià)格會上漲多少?

A: 數(shù)字隔離技術(shù)在過去的十年中取得了巨大進(jìn)步，在不斷降低成本的同時(shí)也提高了性能。同時(shí)，數(shù)字隔離器在集成能力和可靠性上更具備優(yōu)勢，使得這兩種技術(shù)在隔離設(shè)計(jì)系統(tǒng)層面成本上的差距越來越小。

Q: 為了提高耐受電壓，是否會串聯(lián)多個(gè)電容器？

A: 是的！這是TI 提高其隔離器高壓能力的眾多方法之一。新的隔離器件會在器件兩側(cè)使用電容隔離層，并提供更高的隔離強(qiáng)度和更多的隔離裕量。

請關(guān)注我們的下一篇文章。我們很快就會針對有關(guān)如何選擇合適的隔離器、隔離接口以及數(shù)字隔離器設(shè)計(jì)的問題給出解答。

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