在高壓應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)有效的電氣隔離至關(guān)重要，它可以避免多余的漏電流在系統(tǒng)中具有不同地電位(GPD)的兩個(gè)部分之間流動(dòng)。如圖1(左)所示，從輸入到輸出的DC返回電流可能導(dǎo)致兩個(gè)接地之間產(chǎn)生電位差，從而導(dǎo)致信號(hào)完整性降低、質(zhì)量下降。這就是隔離器(即隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器IC或數(shù)字隔離器)的用武之地，如圖1(右)所示。隔離器通過阻止電路兩部分之間的DC和不受控的AC電流流動(dòng)，僅允許通信信號(hào)和功率通過隔離屏障。此外，隔離器還為人與高壓系統(tǒng)的交互提供了必要的保護(hù)，并提供了電平轉(zhuǎn)換功能，使不同電壓級(jí)別的系統(tǒng)之間可以互動(dòng)。

圖1：系統(tǒng)兩部分之間的DC返回電流會(huì)產(chǎn)生多余的接地回路(左)，而電氣隔離會(huì)通過斷開接地連接，來防止多余的接地回路(右)

通常而言，隔離器大致可分為兩類：光隔離器和數(shù)字隔離器。

光隔離器，通常被稱為光耦，是一種模擬隔離產(chǎn)品，它利用光通過隔離屏障來傳輸信號(hào)。光隔離器因其問世早、價(jià)格具有競爭力，數(shù)十年來在業(yè)內(nèi)被廣為使用。然而，LED的開關(guān)速度將可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)速率限制在了每秒幾兆比特。此外，光隔離器還需要使用額外的電路元件，來提供適當(dāng)?shù)钠貌Ⅱ?qū)動(dòng)集成式LED。這要占用額外的PCB面積，并增加了應(yīng)用的成本(BOM)。盡管現(xiàn)在的技術(shù)可以將外部偏置和驅(qū)動(dòng)電路集成在一個(gè)封裝中，來最大限度地縮小PCB的尺寸、實(shí)現(xiàn)更高的速率，但這會(huì)大幅增加方案的成本。

另一方面，數(shù)字隔離器使用電容或電磁隔離技術(shù)，來傳輸信號(hào)。這些技術(shù)大幅縮小了隔離元件的尺寸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了較長的使用壽命。與光隔離器相比，數(shù)字隔離器具有如下優(yōu)勢(shì)，因此，近期已成為諸多應(yīng)用的首選：

第一、優(yōu)化系統(tǒng)BOM物料成本，縮小PCB面積； 第二、準(zhǔn)確的時(shí)序特性，更低的功耗； 第三、增強(qiáng)的共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)； 第四、可靠的絕緣壽命，獲得了元件級(jí)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60747-17的認(rèn)證； 第五、集成更多功能，例如：輸入濾波器、收發(fā)器(例如：CAN, RS-485)、輸出使能選項(xiàng)。

數(shù)字隔離器在工業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)明顯，比如在隔離式低壓DC-DC模塊和隔離CAN和UART通信中的應(yīng)用。

在低壓DC-DC電源模塊中，數(shù)字隔離器可以確保安全隔離和穩(wěn)健的數(shù)據(jù)傳輸。以英飛凌的ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器2DIB0410F為例，該產(chǎn)品采用無芯變壓器(CT)技術(shù)專利，通過耦合變壓器傳輸信號(hào)。此外，該產(chǎn)品還集成了抖動(dòng)濾波器、通信調(diào)制、看門狗和欠壓鎖定(UVLO)等功能，即使在存在嚴(yán)重的高壓和嘈雜的工業(yè)環(huán)境中，也能確保穩(wěn)健、安全的數(shù)據(jù)傳輸。

圖2：英飛凌ISOFACE?數(shù)字隔離器2DIBx4xxF使用的無芯變壓器的截面圖

在隔離CAN和UART通信中，數(shù)字隔離器的高共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)和極低的脈寬失真(PWD)特性可以實(shí)現(xiàn)可靠通信。以英飛凌的ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器2DIB1401F為例，該產(chǎn)品可以提供高共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)和極低的脈寬失真(PWD)，而這些都是實(shí)現(xiàn)可靠通信所需的關(guān)鍵特性。此外，隔離器默認(rèn)的高輸出狀態(tài)可以確保通信線路暢通無阻，從而防止輸入側(cè)出現(xiàn)潛在的電源損失。

綜上所述，數(shù)字隔離器因其小巧的尺寸、高效的功能和優(yōu)良的性能，正在逐漸取代傳統(tǒng)的光隔離器，成為工業(yè)應(yīng)用中的主流選擇。隨著科技的不斷發(fā)展，我們有理由相信，數(shù)字隔離器將在未來的工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮更加重要的作用。如果您需要采購英飛凌的ISOFACE?雙通道數(shù)字隔離器2DIB0410F，請(qǐng)聯(lián)系客服。