數(shù)字電容隔離器的應(yīng)用環(huán)境通常包括一些大型電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)以及其他產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)的設(shè)備。暴露在這些磁場(chǎng)中，可引起潛在的數(shù)據(jù)損壞問題，因?yàn)殡妱?shì)(EMF， 即這些磁場(chǎng)形成的電壓)會(huì)干擾數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸。由于存在這種潛在威脅，因此許多數(shù)字隔離器用戶都要求隔離器具備高磁場(chǎng)抗擾度 (MFI)。許多數(shù)字隔離器技術(shù)都聲稱具有高 MFI，但電容隔離器卻因其設(shè)計(jì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)擁有幾乎無窮大的　MFI。本文將對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

　　基本物理定則

　　諸如電動(dòng)機(jī)的電源線等帶電導(dǎo)體，其周圍便是一個(gè)由流經(jīng)它的電流形成的磁場(chǎng)。應(yīng)用右手定則(請(qǐng)參見圖 1)，我們很容易便可以確定該磁場(chǎng)的方向。該定則的內(nèi)容如下：用右手握住導(dǎo)體，然后拇指指向電流的方向，這時(shí)環(huán)繞導(dǎo)體的手指便指向磁場(chǎng)的方向。因此，磁通線的平面始終與電流垂直。

　　圖 1 顯示了 DC 電流的磁通密度 B。就 AC 電流而言，將右手定則用于兩個(gè)方向，磁場(chǎng)和 AC 電流都隨同一個(gè)頻率 f 而變化：B(f) ~ I(f)。磁場(chǎng)(或者更加精確的說法是磁通密度及其相應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度)隨導(dǎo)體中心軸距離的增加而減弱。這些關(guān)系可以表示為：

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　　以及

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　　其中，B 為以第平方米伏秒 (V?s/m2) 表示的磁通密度，μ0 為自由空間中的磁導(dǎo)率(計(jì)算方法為 4π × 10–7 V?s/A?m)，I 為以安培為單位的電流，r 為以米為單位的導(dǎo)體距離，而 H 為以安培每米 (A/m) 為單位的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

　　圖1右手定則

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　　磁場(chǎng)線穿過附近導(dǎo)體環(huán)路時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生一個(gè) EMF，其強(qiáng)度大小取決于環(huán)路面積和通量密度及磁場(chǎng)頻率：

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　　EMF 為以伏特為單位的電勢(shì)，f 為磁場(chǎng)頻率，而 A 為以平方米 (m2) 為單位的環(huán)路面積。

　　所有隔離器都有一定形狀或者形式的導(dǎo)電環(huán)路，以讓磁場(chǎng)線穿過并產(chǎn)生 EMF。如果強(qiáng)度足夠大，則這種疊加到信號(hào)電壓上的 EMF 就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)際上，一些隔離技術(shù)對(duì)電磁干擾非常敏感。為了理解電容隔離器為什么不受磁場(chǎng)的影響，我們需要對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

　　電容隔離器的結(jié)構(gòu)

　　電容隔離器由兩塊硅芯片—一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收機(jī)組成(請(qǐng)參見圖 2)。數(shù)據(jù)傳輸在由兩個(gè)電容構(gòu)成的差動(dòng)隔離層之間進(jìn)行，在每個(gè)電容的二氧化硅 (SiO2) 電介質(zhì)兩端都有一塊銅頂片和一個(gè)導(dǎo)電硅底片。發(fā)送器芯片的驅(qū)動(dòng)器輸出通過一些接合線連接到接收機(jī)芯片上隔離電容的頂片。通過將電容的底片連接接收機(jī)輸入構(gòu)成了一個(gè)導(dǎo)電環(huán)路。圖 3 顯示了隔離層的等效電路結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)示出了金接合線之間的環(huán)路區(qū)域。很明顯，穿過該環(huán)路的磁場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè) EMF，其表示下面 RC 網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓噪聲Vn1。我們常常碰到的第二種差動(dòng)噪聲部分 Vn2，其產(chǎn)生原因是共模噪聲到差動(dòng)噪聲的轉(zhuǎn)換。兩個(gè)噪聲分量共同組成了綜合噪聲 Vn。如果只考慮 EMF 的影響，則可以保守地將 Vn 一分為二：

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　　圖2電容隔離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化結(jié)構(gòu)圖

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