有关数字隔离技术问题解答

关于数字隔离技术，我们持续收集大家在设计时遇到的难题。我们知道，这些问题和解答对于已经使用数字隔离或希望从传统光耦隔离转换到数字隔离的设计人员至关重要，所以我们会发布一系列文章来解答您的问题，并提供可供后续学习的资源。

在第一篇文章中，我们将讨论有关核心隔离技术本身的问题。看看您提出的问题是否已在下面得到解答。文末小程序更附有可供学习的数字隔离白皮书合集。如果您还有其他问题需要解答，欢迎在评论区给我们留言。

隔离技术

Q: 电容式数字隔离与光耦隔离的区别是什么？

A: 光耦合器的工作原理是在物理上提供隔离的同时，通过物理距离发送光来进行通信。逻辑输入产生输入侧电流，LED 输出通过模塑复合层将光传输到接收光电探测器并输出。数字隔离器采用一种基于硅的半导体技术，在硅工艺中内置两个集成电路芯片和一个高压电介质电容器。在德州仪器(TI)，数字信号被转换到高频域，并通过基于电容的SiO2 电介质隔离层发送。

Q: 与以前的隔离技术相比，电容隔离技术有哪些技术方面的改进？

A: 与光耦合器等传统技术相比，电容隔离技术带来了很多优势。包括但不限于：寿命更长，高压性能更强，节省空间，工作温度更高，更好的集成能力，可靠的寿命规格，低功耗。

Q: 数字隔离器件中使用的电介质材料有哪些？

A: 德州仪器(TI)的电容式数字隔离器使用二氧化硅(SiO2)材料作为电介质，在器件内创建隔离层。 

Q: 隔离器件的失效模式有哪些?

A: 在“开路”和“短路”模式下，所有隔离技术都可能失效，具体取决于隔离器所面对的高压事件的情况。为了防止失效，请务必保持工作在隔离器数据表中的安全限值内。

Q: 光耦合器件的特性是否会在高温和低温情况下发生变化？

A: 受温度影响的一个关键参数是电流传输比(CTR)，即输出电流与输入电流的比值。在理想情况下，CTR为100%，但它会随温度发生变化，如下图所示。因此，为了维持一定的CTR，设计人员必须采用“过度设计”，以便在整个系统寿命内都能维持相同的性能水平。这就是为什么光耦合器通常需要更高的输入电流（约10mA，正向电流），用来弥补CTR 随温度和时间而发生的衰减。用高正向电流驱动光耦合器还会缩短其寿命，从而对可靠性造成额外的不利影响。

Q: 一些隔离器件通常需要电源。如果这些电源采用此类技术来设计，还能实现隔离效果吗？

A: 可以通过很多方法构建隔离式电源，从完全分立式到完全集成式，皆可实现。我们的变压器驱动产品（例如SN6505）可与变压器结合使用，用于创建一个小的隔离式电源，其输出电流可达1A。在这种情况下，变压器在系统中起到了隔离的作用。德州仪器(TI)还提供单芯片的隔离式电源解决方案，例如ISOW7741解决方案通过结合片上变压器来创建具有电容式数字隔离通道的隔离式电源，从而实现通信。

Q: 数字隔离的成本会更低吗? 有了数字隔离，光耦合器的价格会上涨多少?

A: 数字隔离技术在过去的十年中取得了巨大进步，在不断降低成本的同时也提高了性能。同时，数字隔离器在集成能力和可靠性上更具备优势，使得这两种技术在隔离设计系统层面成本上的差距越来越小。

Q: 为了提高耐受电压，是否会串联多个电容器？

A: 是的！这是TI 提高其隔离器高压能力的众多方法之一。新的隔离器件会在器件两侧使用电容隔离层，并提供更高的隔离强度和更多的隔离裕量。

请关注我们的下一篇文章。我们很快就会针对有关如何选择合适的隔离器、隔离接口以及数字隔离器设计的问题给出解答。

审核编辑：汤梓红