隔离芯片的作用

        最近做的产品中用到了大量的隔离芯片，有光耦隔离和数字芯片隔离，如下图所示，因此乘此机会对隔离芯片的作用做了详细的了解。

                                 

一、隔离芯片的作用
1）安全防护：提升高压电路的安全性，保护电子控制设备和操作人员安全；
2）信息传输：在具有相对较高的电位差的子电路系统之间进行有效通信， 即保障强电电路和弱电电路之间信号传输的安全性；
3）抗干扰：去除两个电路之间的接地环路，阻断共模、浪涌等干扰信号的传播，防止电气噪声破坏敏感信号，提升电磁兼容性。

 

 二、会用到隔离芯片的场景
1）高电压（强电）和低电压（弱电）之间信号传输。
2）涉及AC-DC或中高电压 DC-DC 电源转换的设备。
三、隔离芯片性能评价指标
1）信号传输速率&时延：传输速率数值越大则覆盖的应用越广；传输时延数值越小越好。
2）CMTI（共模瞬态抗干扰能力）：在隔离系统中隔离两端由于经常发生高压共模信号跳变，可能造成隔离器件的信号传输误码，CMTI将直接影响系统的稳定性；该指标越大则抗干扰能力越强。
3）ESD防护：由于静电会对电子系统造成严重危害，可以在不经意间将电子器件击穿，而隔离器件往往处于系统的接口处或导电的关键路径，因此ESD防护（静电防护） 能力也成为衡量隔离性能的核心指标之一，该指标越大越好。
4）隔离耐压：是美国 UL 安全试验（美国最权威的安全试验和鉴定的机构）所进行安规试验的主要认证项目之一，该指标是对隔离器件的整体耐压性能的衡量；数值越大越好。
5）浪涌抗扰度：由于在电力系统开关瞬间或雷击发生的瞬间产生的电压将远远超过工作电压，需要有隔离器件抵御高电压传输时产生的浪涌，因此浪涌抗扰度也是核心指标之一；数值越高，越不容易被雷击损坏。
四、隔离芯片的技术路线
根据生产工艺、 电气结构和信号传输原理不同，隔离可以通过光学、电感或电容耦合技术实现。根据实现原理不同，隔离器件可以分为光电耦合隔离器（简称“光耦”）和数字隔离芯片两种，其中数字隔离基于 CMOS工艺为电子系统中数字和模拟信号的传递提供电阻隔离特性，根据耦合元件不同又分为磁感耦合隔离芯片（简称“磁耦”）、电容耦合隔离芯片（简称“容耦”）和巨磁阻隔离（应用很少）等类型。

五、三种技术路线代表产商
1）光耦隔离：国外代表厂商包括安华高（被博通收购）、飞兆（被安森美收购）、东芝、瑞萨等美日厂商；中国台湾厂商包括光宝科技、亿光电子和今台电子，中国大陆厂商包括奥伦德、华润微、优达光等，目前台系与大陆光耦厂商仍以中低端产品为主，下游以消费类为主。
2）磁偶隔离：ADI推出，代表厂商包括 ADI、英飞凌。
3）容偶隔离：Silicon Labs于2009年业内首发，国外代表厂商包括Silicon Labs、TI。目前国内数字隔离芯片厂商均选择容耦隔离技术，典型公司包括纳芯微、川土微、荣湃、思瑞浦等。