数字隔离器

东芝电子元件及存储装置株式会社今日宣布，推出四款面向工业设备双通道高速标准数字隔离器——全新的“DCL52xx00系列”，新产品能够以100kV/μs（典型值）的高共模瞬态抑制（CMTI）和50Mbps（最大值）的高速数据速率支持稳定的工作。

利用高共模瞬态抑制和高速数据通信实现稳定运行

实现具有高共模瞬态抑制和高速数据通信的稳定运行

高共模瞬态抑制（CMTI）和高速数据速率

虽然隔离式数字输入模块和数字隔离器听起来很相似，但实际上它们之间却存在着明显的差异。阅读本博文后，希望您能够轻松分辨出两个隔离模块之间的区别。

<strong>内部结构</strong>

数字隔离器充当隔离数字信号路径的基本（或通常是增强）功能。来自德州仪器（TI）的数字隔离器采用的是电容性隔离结构，其绝缘屏障由两个采用互补CMOS工艺构建的高压电容器组成。高频载波通过隔离栅在初级侧与次级侧间进行通信，TI的数字隔离器能够承受高达12.8 kV的浪涌电压和1.5 kV的工作电压，而不会破坏双电容屏障。数字隔离器的一个关键功能是提供基本或增强型隔离。

<strong>基于市场视角的光隔离器和数字隔离器评述</strong>

<strong><font color="#FF0000">作者：Silicon Labs隔离和电源产品资深产品经理Ashish Gokhale</font> </strong>

现代电子系统在工业自动化、电信基站电源和电动汽车（EV）车载充电器（OBC）等各种应用设计中面临一系列独特的挑战：

● 提供高压下的安全性 — 保护电子控制设备和操作人员安全
● 在具有相对较高的地电位差的子系统之间进行有效通信
● 防止电气噪声破坏敏感信号

通过在电路设计中引入电流隔离器可以解决这些挑战。电流隔离器是在绝缘栅上耦合电数据或控制信号而没有任何电流流过的器件，因此能够在阻挡噪声的同时传输信号。此外，绝缘栅还可以保护设备和操作人员免受高压影响。

<strong>光耦隔离器</strong>

<strong>简介</strong>

工业电机驱动中使用的电子控制必须能在恶劣的电气环境中提供较高的系统性能。电源电路会在电机绕组 上导致电压沿激增现象，而这些电压沿则可以电容耦 合进低电压电路之中。电源电路中，电源开关和寄生 元件的非理想行为也会产生感性耦合噪声。控制电路 与电机和传感器之间的长电缆形成多种路径，可将噪声耦合到控制反馈信号中。高性能驱动器需要必须与 高噪声电源电路隔离开的高保真反馈控制和信号。在 典型的驱动系统中，包括隔离栅极驱动信号，以便将 逆变器、电流和位置反馈信号驱动到电机控制器，以 及隔离各子系统之间的通信信号。实现信号隔离时， 不得牺牲信号路径的带宽，也不得显著增加系统成本。光耦合器是跨越隔离栅实现安全隔离的传统方 法。尽管光耦合器已使用数十年，其不足也会影响系 统级性能。

变速电机驱动器在工业应用中的广泛使用 要归功于高效电源开关和具有成本优势 的电子控制电路。设计上的困难则是用 低压控制电路耦合高功率开关电路，而不牺牲抗噪性能 或开关速度。

某些电路在尝试互相通信时会受损，而数字隔离器可使电路在互相通信时避免受损。工业市场上有许多需求在推动隔离器的广泛使用。主要推动因素是组件保护、用户安全、信号电平转换和遵守安全规定的系统要求。在所有这些情况下，隔离器件都能通过实现额外的功能并确保系统安全运行来为系统增加价值。

添加隔离设备在许多情况下电路性能都会提高，并且在所有情况下组件安全性都会提高。隔离设备允许多个电源域共存和通信，这意味着敏感电路与开关电路会被隔离开来。现代化数字隔离技术支持大规模集成，这意味着电路组件数量可以减少。性能、效率、大小和成本都是添加隔离设备时可能会受到影响的方面。

直到最近十年，设计者还都在使用光电耦合器来满足隔离需求，但从那时起，数字隔离技术已经取得了很大进展。现在，基于CMOS的数字隔离技术已成为系统中隔离任务的首选技术。下面，针对光电耦合器和数字隔离器，我们做出以下对比分析。

<strong>隔离器应用的七大关键考量</strong>

不断设计并改进的数字隔离器，是否比光耦合器更强大呢？

面对这一质疑，让我们用事实说话！擂台战开启——数字隔离器与光耦合器性能大PK！

<strong>牛刀小试—— 10kv</strong>

面对“声讨”，数字隔离器初露锋芒。通过市场上输出电压最高24kV，脉冲提供高达40J功率、功能强大的浪涌测试仪进行PK战。

首先输出10kV的脉冲，数字隔离器顺利通过了测试，光耦合器也通过了测试。

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胜负难分，PK继续。功力对决升级！

<strong>24kV—极限PK</strong>