电子说
数字隔离器按技术方式不同可分光耦隔离、电容隔离、磁耦隔离和巨磁阻隔离等类型,但国内后三者的研发运用很少,近年来,电容隔离已有企业推出相关产品,而磁耦隔离方面因为有微型变压器设计与制造的核心技术难关,国内除了电子科大学发表过相关论文和学术报告,几乎无人涉及,即便是国际上,也仅有少数企业在做相关研究。
在复杂的应用环境里面,一个综合的电子系统有众多子系统,各子系统数据传输时会产生串扰,数字隔离器能够把任一子系统与其它系统隔离开来,保护其不受噪声和高电压影响。因为这个原因,数字隔离器国内外市场需求相当大,在医疗、工业总线控制、飞行器电子系统、雷达数据总线、模数转换等民用、军事领域都被广泛应用。
光耦隔离的物理基础是光电效应,它利用电和光之间的相互转化来传输信号,基本结构由发光二极管和光敏半导体器件组成。光耦隔离抗干扰能力非常强,但缺点也明显,体积大、功耗大、传输速率低、集成度低、受温度变化影响大等。
电容耦合隔离器是通过电容的两块极板之间电场变化来传递信息,对磁场干扰免疫,同时,电容隔离器可以用标准CMOS工艺加工,有利于降低成本。电容耦合数字隔离器具有很高的瞬态抗扰度,而且数据传输速率也很高,国内已经有企业可以提供传输速率高达几百兆BPS的电容耦合隔离器,但缺点是无法实现集成功率传输。
电磁耦合隔离器物理基础是电磁感应定律,采用变压器耦合方式,利用两个线圈之间变化磁场实现隔离层上数据通信,可以采用分立变压器,也可以采用片上集成变压器。分立变压器体积大,对电磁干扰比较敏感,片上集成变压器体积小,抗电磁干扰能力比较强。半导体工艺技术的发展使得硅基微型变压器的制作成为现实。
目前光耦隔离发展比较成熟,几乎长期垄断市场,代表公司有Avago、Vishay、Toshiba、松下等知名企业,尤以Avago占市场优势地位,但光耦隔离相比电容隔离和磁偶隔离等在产品性能上存在明显不足,近年来正在逐步被后两者取代。
国内的产品在市场占有率几乎微不足道!磁耦合隔离器方面情况也好不了多少,国际上ADI与英飞凌早在2003年就推出了基于微型变压器的磁耦合隔离器产品,日本的NEC公司也进行了微型变压器相关研究,而国内磁耦合隔离研究起步较晚,市场占有率很小,相关企业也基本处于起步阶段。“但正因为如此,无论民用市场还是军用元器件领域,数字隔离器都有广阔的市场前景和极大的销售空间。这也是我们坚持做该项目的主要原因之一。
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