【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。

簡jian單dan來lai說shuo，電dian子zi設she備bei中zhong，執zhi行xing係xi統tong與yu控kong製zhi係xi統tong間jian電dian壓ya不bu同tong，一yi個ge是shi數shu百bai伏fu交jiao流liu，一yi個ge是shi低di壓ya直zhi流liu，就jiu和he生sheng活huo中zhong，我wo們men會hui把ba低di壓ya和he高gao壓ya隔ge離li開kai來lai一yi個ge道dao理li
，高gao壓ya係xi統tong往wang往wang會hui更geng容rong易yi出chu現xian靜jing電dian放fang電dian
、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、tijishiyongyuandehuati，renheqiangdadejishuyewufatuotaotadeshufu。guangourujinyeyudaolediancijidianqitongyangdewenti，shouxianyujiguangqiheguangminerjiguan，qichicun
、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。

電dian容rong隔ge離li顧gu名ming思si義yi，是shi利li用yong芯xin片pian內nei部bu的de微wei型xing電dian容rong進jin行xing芯xin片pian左zuo右you兩liang側ce的de高gao壓ya隔ge離li，中zhong間jian使shi用yong高gao電dian介jie質zhi材cai料liao進jin行xing電dian壓ya阻zu隔ge。電dian容rong器qi是shi一yi種zhong能neng夠gou存cun儲chu電dian荷he的de元yuan件jian
，它ta由you兩liang個ge導dao體ti板ban和he介jie質zhi組zu成cheng，其qi特te性xing是shi通tong高gao頻pin、阻低頻，中間介質可以隔離低頻或者直流高壓信號。

利(li)用(yong)電(dian)容(rong)器(qi)通(tong)高(gao)阻(zu)低(di)的(de)特(te)性(xing)
，可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)信(xin)號(hao)的(de)調(tiao)製(zhi)傳(chuan)輸(shu)。當(dang)輸(shu)入(ru)一(yi)個(ge)高(gao)低(di)高(gao)低(di)的(de)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)以(yi)後(hou)
，芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)會(hui)進(jin)行(xing)信(xin)號(hao)調(tiao)製(zhi)，高(gao)頻(pin)調(tiao)製(zhi)低(di)頻(pin)信(xin)號(hao)，使(shi)其(qi)可(ke)以(yi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)芯(xin)片(pian)另(ling)外(wai)一(yi)側(ce)。典(dian)型(xing)的(de)OOK（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OOK技ji術shu比bi較jiao直zhi接jie，進jin來lai的de信xin號hao是shi什shen麼me，就jiu直zhi接jie進jin行xing相xiang應ying調tiao製zhi，然ran後hou在zai另ling外wai一yi邊bian進jin行xing相xiang應ying的de解jie調tiao。高gao頻pin調tiao製zhi後hou
，信xin號hao和he高gao頻pin共gong模mo電dian路lu都dou通tong過guo一yi個ge路lu徑jing進jin行xing傳chuan輸shu
，因yin此ci會hui有you共gong模mo幹gan擾rao存cun在zai，這zhe也ye是shi普pu通tong電dian容rong隔ge離li器qi的de不bu足zu之zhi處chu。

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、自(zi)適(shi)應(ying)地(di)調(tiao)節(jie)內(nei)部(bu)關(guan)鍵(jian)電(dian)路(lu)特(te)性(xing)或(huo)增(zeng)益(yi)，在(zai)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)較(jiao)大(da)時(shi)
，可(ke)以(yi)更(geng)好(hao)地(di)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)
，從(cong)而(er)擁(yong)有(you)更(geng)好(hao)的(de)魯(lu)棒(bang)性(xing)，提(ti)升(sheng)隔(ge)離(li)器(qi)的(de)抗(kang)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。

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

從(cong)數(shu)字(zi)隔(ge)離(li)器(qi)細(xi)分(fen)市(shi)場(chang)來(lai)看(kan)，磁(ci)隔(ge)離(li)器(qi)隻(zhi)有(you)少(shao)數(shu)公(gong)司(si)提(ti)供(gong)
，電(dian)容(rong)隔(ge)離(li)器(qi)則(ze)是(shi)更(geng)多(duo)企(qi)業(ye)的(de)選(xuan)擇(ze)，且(qie)出(chu)貨(huo)量(liang)增(zeng)長(chang)非(fei)常(chang)迅(xun)速(su)。這(zhe)裏(li)麵(mian)不(bu)乏(fa)專(zhuan)利(li)的(de)原(yuan)因(yin)，另(ling)外(wai)則(ze)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)容(rong)隔(ge)離(li)在(zai)整(zheng)個(ge)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)上(shang)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)，和(he)一(yi)般(ban)的(de)非(fei)隔(ge)離(li)器(qi)件(jian)的(de)晶(jing)圓(yuan)生(sheng)產(chan)差(cha)別(bie)不(bu)大(da)，從(cong)而(er)使(shi)得(de)電(dian)容(rong)隔(ge)離(li)在(zai)成(cheng)本(ben)上(shang)有(you)較(jiao)大(da)的(de)優(you)勢(shi)。

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SiO2gaodianjiezhitianchong，haixuyaochanzabutongyuansulaijinyibutishengnaiyanengli。lingwaidianrongdedianchangchangqiangfenbuduigelidenaiyanengliyeshiyoujiaodadeyingxiang
，yincimeiyijiachangshangdedianrongdejiegou、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。

suoyiduolejiebingchangshishuzigeliqijishuba

，zaixiayipianwenzhangzhong，womenjiangzhezhongjieshaoshuzigeliqideguanjiancanshu，zheyeyouzhuyuninjinyibulejieshuzigeliqi。

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