【導讀】隔離本身並不具備特別的計算
、處理或轉換能力，但是其發展卻與工業、汽車
、醫療、家用電子等發展息息相關。它的高可靠性和高性能是係統安全的保護神，所以千萬不要在你的電路設計中忽略了隔離。

要說電路設計有什麼需要投入100%關注度，那一定要包含隔離器。

隔離本身並不具備特別的計算、處理或轉換能力
，但是其發展卻與工業、汽車、醫療、家用電子等發展息息相關。它的高可靠性和高性能是係統安全的保護神，所以千萬不要在你的電路設計中忽略了隔離。

隔離，隱形的守護者

可不要覺得隔離是老生常談的問題

，它關乎著電路的安全，也關乎著人身安全。

jiandanlaishuo
，dianzishebeizhong
，zhixingxitongyukongzhixitongjiandianyabutong，yigeshishubaifujiaoliu，yigeshidiyazhiliu，jiuheshenghuozhong
，womenhuibadiyahegaoyagelikailaiyigedaoli
，gaoyaxitongwangwanghuigengrongyichuxianjingdianfangdian、射頻、開(kai)關(guan)脈(mai)衝(chong)和(he)電(dian)源(yuan)擾(rao)動(dong)，引(yin)起(qi)電(dian)壓(ya)浪(lang)湧(yong)，這(zhe)比(bi)許(xu)多(duo)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)的(de)電(dian)壓(ya)極(ji)限(xian)高(gao)出(chu)一(yi)千(qian)倍(bei)。最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，這(zhe)些(xie)高(gao)壓(ya)除(chu)了(le)給(gei)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)帶(dai)來(lai)噪(zao)音(yin)和(he)危(wei)害(hai)之(zhi)外(wai)，更(geng)可(ke)能(neng)對(dui)人(ren)體(ti)造(zao)成(cheng)危(wei)害(hai)。

舉一個簡單的例子，電動汽車內電池電壓可達400V，甚至是800V
，但駕駛員依然可以從容且安全地操作各類設備、儀表和旋鈕，這離不開各種形式的隔離，它們構建了高低壓之間安全可靠的聯係。

既然影響深遠

，用什麼隔離就顯得尤為重要。

自從電力為人所用開始，人們就渴望安全可靠的電力控製手段。19世紀30年代，美國物理學家約瑟夫·亨heng利li在zai研yan究jiu電dian路lu控kong製zhi時shi，利li用yong電dian磁ci感gan應ying現xian象xiang發fa明ming了le電dian磁ci繼ji電dian器qi。利li用yong電dian磁ci鐵tie在zai通tong電dian和he斷duan電dian下xia磁ci力li產chan生sheng和he消xiao失shi的de現xian象xiang，來lai控kong製zhi高gao電dian壓ya高gao電dian流liu的de另ling一yi電dian路lu開kai合he
，它ta的de出chu現xian實shi現xian了le電dian路lu遠yuan程cheng控kong製zhi和he保bao護hu。

利用一節幹電池控製電磁鐵
，就可以驅動220V交流電，實現安全的控製（或信息傳輸）
，有種四兩撥千斤的感覺。這種簡單的步驟就是隔離的本質，即兩個不相幹的彼此絕緣的電路間，通過某種方式實現關聯。

不過，電磁繼電器的劣勢顯而易見，體積大、功耗高、易損壞。

為(wei)了(le)克(ke)服(fu)以(yi)上(shang)缺(que)點(dian)，光(guang)耦(ou)便(bian)應(ying)運(yun)而(er)生(sheng)，它(ta)利(li)用(yong)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)實(shi)現(xian)了(le)傳(chuan)輸(shu)與(yu)控(kong)製(zhi)，在(zai)芯(xin)片(pian)級(ji)尺(chi)寸(cun)上(shang)實(shi)現(xian)相(xiang)類(lei)似(si)功(gong)能(neng)。基(ji)於(yu)光(guang)敏(min)電(dian)阻(zu)的(de)光(guang)隔(ge)離(li)器(qi)於(yu) 1968 年推出，相比於變壓器
，光耦體積小
、重量輕、價jia格ge便bian宜yi並bing且qie可ke靠kao性xing高gao，迅xun速su成cheng為wei了le市shi場chang主zhu流liu。光guang耦ou發fa展zhan的de時shi代dai，也ye是shi集ji成cheng電dian路lu和he信xin息xi化hua發fa展zhan的de時shi代dai，低di壓ya控kong製zhi計ji算suan單dan元yuan與yu大da功gong率lv的de電dian機ji、電源之間的交互越來越多，光耦也得以大發展。

當然
，微電子領域性能

、功耗
、體ti積ji是shi永yong遠yuan的de話hua題ti
，任ren何he強qiang大da的de技ji術shu也ye無wu法fa脫tuo逃tao它ta的de束shu縛fu。光guang耦ou如ru今jin也ye遇yu到dao了le電dian磁ci繼ji電dian器qi同tong樣yang的de問wen題ti，受shou限xian於yu激ji光guang器qi和he光guang敏min二er極ji管guan，其qi尺chi寸cun
、功耗、可靠性等都都失去了優勢。

隨著半導體技術的發展，數字隔離器成了冉冉升起的新星。

數字隔離器的愛恨情愁

數shu字zi隔ge離li器qi並bing不bu難nan理li解jie，它ta和he光guang耦ou類lei似si
，隻zhi不bu過guo是shi將jiang光guang電dian轉zhuan換huan調tiao製zhi變bian成cheng了le其qi它ta技ji術shu。不bu過guo，相xiang比bi而er言yan，數shu字zi隔ge離li器qi不bu會hui出chu現xian光guang學xue衰shuai減jian等deng現xian象xiang，與yu光guang耦ou不bu同tong，憑ping借jie半ban導dao體ti技ji術shu，數shu字zi隔ge離li器qi擁yong有you諸zhu多duo優you勢shi，包bao括kuo開kai關guan特te性xing好hao、不易老化

、高可靠性

、高耐壓、高速率、可傳輸能量等。

數字隔離器根據基本原理又可劃分為電容隔離器和磁隔離器。

dianronggeligumingsiyi，shiliyongxinpianneibudeweixingdianrongjinxingxinpianzuoyouliangcedegaoyageli

，zhongjianshiyonggaodianjiezhicailiaojinxingdianyazuge。dianrongqishiyizhongnenggoucunchudianhedeyuanjian，tayoulianggedaotibanhejiezhizucheng
，qitexingshitonggaopin、阻低頻
，中間介質可以隔離低頻或者直流高壓信號。

liyongdianrongqitonggaozudidetexing，keyijinxingxinhaodetiaozhichuanshu。dangshuruyigegaodigaodideshuzixinhaoyihou，xinpianneibuhuijinxingxinhaotiaozhi


，gaopintiaozhidipinxinhao
，shiqikeyichuanshudaoxinpianlingwaiyice。dianxingdeOOK（On Off Key）調製就是把“0、1”兩個信號，用不同頻率調製，比如高頻信號代表1，沒有調製的直流信號代表0，然後傳輸兩個狀態切換的信號。

電容隔離器產品框圖及OOK示意圖

磁隔離器方麵，與電容類似，隻不過采用線圈的方式
，利用電磁變換進行數據傳輸。

總而言之，數字隔離器進一步解決了光耦在可靠性、傳輸速率

、魯棒性、尺寸
、壽命等不足之處。

科技領域從來不存在完美，數字隔離器的優勢很明顯，但總會有一些權衡取舍。

首先，由於數字隔離器相對較新，因此其可靠性在不斷完善和論證中。伴隨相關國際標準、國內標準相繼建立
，現已形成一整套完善的認證流程和標準，也逐步獲得了各類客戶的認可。

其(qi)次(ci)，目(mu)前(qian)光(guang)耦(ou)依(yi)然(ran)在(zai)業(ye)界(jie)占(zhan)有(you)主(zhu)導(dao)地(di)位(wei)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)一(yi)些(xie)傳(chuan)統(tong)應(ying)用(yong)中(zhong)。因(yin)此(ci)，從(cong)光(guang)耦(ou)向(xiang)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)的(de)切(qie)換(huan)並(bing)不(bu)能(neng)一(yi)蹴(cu)而(er)就(jiu)

，由(you)於(yu)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)引(yin)腳(jiao)和(he)輸(shu)入(ru)類(lei)型(xing)不(bu)完(wan)全(quan)兼(jian)容(rong)，這(zhe)時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)對(dui)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)改(gai)版(ban)，有(you)時(shi)客(ke)戶(hu)因(yin)為(wei)風(feng)險(xian)考(kao)慮(lv)，替(ti)換(huan)意(yi)願(yuan)不(bu)足(zu)。也(ye)正(zheng)因(yin)此(ci)，業(ye)界(jie)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)原(yuan)位(wei)替(ti)代(dai)的(de)方(fang)案(an)，可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)替(ti)代(dai)光(guang)耦(ou)
，引(yin)腳(jiao)兼(jian)容(rong)，在(zai)輸(shu)入(ru)特(te)性(xing)上(shang)內(nei)建(jian)電(dian)路(lu)模(mo)擬(ni)二(er)極(ji)管(guan)特(te)性(xing)，與(yu)光(guang)耦(ou)器(qi)件(jian)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong)，應(ying)用(yong)設(she)置(zhi)也(ye)相(xiang)同(tong)
，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)直(zhi)接(jie)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)替(ti)代(dai)。

最後，電容隔離器可能會存在共模幹擾問題，需要想辦法抑製。

通常的OOKjishubijiaozhijie
，jinlaidexinhaoshishenme，jiuzhijiejinxingxiangyingtiaozhi，ranhouzailingwaiyibianjinxingxiangyingdejietiao。gaopintiaozhihou，xinhaohegaopingongmodianludoutongguoyigelujingjinxingchuanshu
，yincihuiyougongmoganraocunzai，zheyeshiputongdianronggeliqidebuzuzhichu。

正(zheng)是(shi)因(yin)為(wei)存(cun)在(zai)上(shang)述(shu)的(de)問(wen)題(ti)，所(suo)以(yi)在(zai)挑(tiao)選(xuan)器(qi)件(jian)時(shi)才(cai)更(geng)要(yao)格(ge)外(wai)上(shang)心(xin)。有(you)幾(ji)種(zhong)可(ke)以(yi)明(ming)顯(xian)提(ti)升(sheng)抗(kang)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)的(de)方(fang)法(fa)，以(yi)國(guo)內(nei)隔(ge)離(li)器(qi)廠(chang)商(shang)納(na)芯(xin)微(wei)為(wei)例(li)
，其(qi)在(zai)OOK基礎上開發出了Adaptive OOK®調製專利，提升了數字隔離器的抗共模幹擾能力。

所謂Adaptive其實就是自適應，通過芯片內部共模檢測電路檢測共模信號狀態
，再根據檢測信號，動態

、zishiyingditiaojieneibuguanjiandianlutexinghuozengyi
，zaigongmozaoshengjiaodashi，keyigenghaodiyizhizaosheng，congeryongyougenghaodelubangxing，tishenggeliqidekanggongmoganraonengli。

zishiyingdelingyigehaochushibuxuyaozaiquangongzuozhuangtaixiabaozhengjiaogaodekanggongmoganraonengli，zhiyoudangshunjianganraobijiaodashi，dianlucaixuyaozhixinggengduogongnengyiyizhiganrao
，erzaidabufenmeiyoueliegongkuang

、抗共模幹擾需求較低情況下，Adaptive OOK®技術則可以平衡係統性能及功耗

，從而優化整體表現。

讓隔離更進一步

congshuzigeliqixifenshichanglaikan，cigeliqizhiyoushaoshugongsitigong，dianronggeliqizeshigengduoqiyedexuanze，qiechuhuoliangzengchangfeichangxunsu。zhelimianbufazhuanlideyuanyin
，lingwaizeshiyouyudianronggelizaizhenggeshengchanzhizaoshangxiangduijiandan
，heyibandefeigeliqijiandejingyuanshengchanchabiebuda
，congershidedianronggelizaichengbenshangyoujiaodadeyoushi。

其次是電容隔離工藝能力的改善
，性能也在不斷的提升，特別是耐壓能力、抗浪湧耐壓能力等已經基本與磁隔離一致，使電容隔離同樣能夠滿足豐富場景。

就拿納芯微產品來看
，便可印證上述趨勢。比如納芯微第一代的NSI81xx係列是滿足基本隔離要求的產品，第二代的NSI82xx係列則滿足了增強型隔離的要求，另外在抗共模幹擾能力，EMC性能等電氣性能方麵也得到了強化。據納芯微透露
，其第三代產品還將繼續提升耐壓性能及魯棒性。

圖：不同的隔離等級介紹

電容隔離器其實是“螺螄殼裏做道場”，雖然原理簡單，但一些工藝和微架構的優化創新都對整體性能有著非常大的影響。比如從OOK到Adaptive OOK®，這種讓數字隔離器“更進一步”的努力
，納芯微還做了很多。

首先，在性能上，工藝能力及微架構優化可促進耐壓能力不斷提高。比如同樣是用SiO2高gao電dian介jie質zhi填tian充chong，還hai需xu要yao摻chan雜za不bu同tong元yuan素su來lai進jin一yi步bu提ti升sheng耐nai壓ya能neng力li。另ling外wai電dian容rong的de電dian場chang場chang強qiang分fen布bu對dui隔ge離li的de耐nai壓ya能neng力li也ye是shi有you較jiao大da的de影ying響xiang，因yin此ci每mei一yi家jia廠chang商shang的de電dian容rong的de結jie構gou

、形狀等微架構設計，都會影響性能。

其qi次ci，在zai魯lu棒bang性xing上shang，對dui於yu隔ge離li產chan品pin的de應ying用yong場chang合he來lai說shuo，更geng多duo的de是shi工gong業ye和he汽qi車che等deng高gao壓ya應ying用yong場chang景jing，隔ge離li產chan品pin是shi屬shu於yu安an規gui產chan品pin，涉she及ji安an全quan相xiang關guan
，在zai這zhe些xie場chang景jing下xia，一yi定ding要yao選xuan擇ze經jing過guo安an規gui認ren證zheng的de產chan品pin。

無論是模擬、接口、信xin號hao鏈lian等deng產chan品pin
，廠chang商shang都dou需xu要yao推tui出chu不bu同tong的de產chan品pin係xi列lie，以yi滿man足zu更geng多duo的de應ying用yong場chang景jing
，隔ge離li類lei產chan品pin也ye不bu例li外wai。通tong過guo基ji礎chu的de隔ge離li功gong能neng，再zai結jie合he其qi他ta接jie口kou、驅動或者采樣等相關知識
，便可讓隔離技術有著更廣泛的應用。

從應用場景反推出產品定義是產品開發的主要思路，同時也是最主要的挑戰，這些圍繞應用進行的“隔離+”產品的定義和單純的數字隔離器並不完全相同。

比如隔離驅動
，除了要處理數字信號

，還要求廠商在具體應用場景中熟悉驅動相關的功率知識
、與不同廠商功率管適配。更進一步的是，碳化矽等第三代寬禁帶半導體應用對隔離驅動的安全和數據傳輸有更多要求。

而在隔離接口產品中，則需考慮ESD、抗幹擾能力等，隔離采樣則還額外需要高精度信號鏈領域的積累。

此外

，隔離器有時需要與電源共同使用
，因此也誕生了集成隔離電源的隔離器。

我們看到納芯微等國內外公司都在不約而同地布局更多隔離產品大類

，從單一品類轉向“隔離+”拓展策略
，為更多產品提供隔離能力。

除了產品種類豐富之外，伴隨著新應用
、新市場越來越多
，也讓數字隔離器和光耦處在了同一起跑線上。包括電動汽車、光伏、儲能中越來越多細分應用領域正在湧現，對於數字隔離器的需求激增

，在這些新應用的設計過程中，客戶更願意嚐鮮數字隔離器。

寫在最後

我們見證了電磁繼電器和光耦的輝煌，而現在，則是屬於數字隔離器的時代。

仔細檢查你的電路板，如果其他零部件已經使用了最新的技術，但依然使用光耦隔離器，這肯定不是一個最佳選擇。

所(suo)以(yi)多(duo)了(le)解(jie)並(bing)嚐(chang)試(shi)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)技(ji)術(shu)吧(ba)，在(zai)下(xia)一(yi)篇(pian)文(wen)章(zhang)中(zhong)，我(wo)們(men)將(jiang)著(zhe)重(zhong)介(jie)紹(shao)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)的(de)關(guan)鍵(jian)參(can)數(shu)，這(zhe)也(ye)有(you)助(zhu)於(yu)您(nin)進(jin)一(yi)步(bu)了(le)解(jie)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)。

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