數(shù)字隔離器是一種在電氣隔離器狀態(tài)下實現(xiàn)數(shù)字信號傳遞的器件，充當提供電流隔離數(shù)字信號路徑的基本功能。電子系統(tǒng)中，數(shù)字信號和模擬信號進行傳遞時，數(shù)字隔離器使其且具有很高的電阻隔離特性，以實現(xiàn)電子系統(tǒng)與用戶之間的隔離。

之所以引入隔離，是為了滿足安全法規(guī)或者降低接地環(huán)路的噪聲等。電流隔離確保數(shù)據(jù)傳輸不是通過電氣連接或泄漏路徑，從而避免安全風險。然而，不可避免的，隔離會帶來延遲、功耗、成本和尺寸等方面的限制。數(shù)字隔離器的目標是在盡可能減小不利影響的同時滿足安全要求。目前數(shù)字隔離器主要有光耦型隔離器、磁耦型隔離器、容耦型隔離器三種類型。

此前最常見的光耦數(shù)字隔離器雖然能滿足常見隔離要求，但壽命短功耗大，目前被逐步取代。容耦采用片上電容原理實現(xiàn)信號的隔離傳輸，壽命長、功耗低、傳輸速率高。磁耦型在容耦的基礎上能額外傳遞能量，可以極大拓展隔離器的應用領域。

TI數(shù)字隔離器

TI的基礎型數(shù)字隔離器與增強型數(shù)字隔離器在高工作電壓、低輻射、低功耗以及高效率上很有優(yōu)勢。隔離材料上TI系列一般使用專有二氧化硅 （SiO2） 絕緣柵來實現(xiàn)這些性能。除了基本的性能要求，TI的數(shù)字隔離器在小尺寸或者成本敏感應用上也都能滿足。

ISO67xx系列是容耦型數(shù)字隔離器，在提供出色的信號隔離性能同時主打低設計成本應用。該系列的數(shù)字隔離器可提供多種通道選項，有助于在各種應用配置（SPI、UART、CAN、RS-485、GPIO 和 I2C 信號）中提高對關鍵電路的保護能力。

從該系列下的ISO6741具體產(chǎn)品來看，ISO6741作為四通道數(shù)字隔離器，通過低功耗運行和電平轉(zhuǎn)換提高了設計靈活性，并支持 1.71V 至 5.5V 的寬電源電壓范圍。8kV（接觸）ESD 性能可防止維護期間對隔離器造成損壞。在數(shù)據(jù)速率上高達50 Mbps，同時高達 1500V 的工作電壓和 75kV/μs 的典型共模瞬態(tài)抗擾度。從上述指標水平來看，可以說ISO6741提供了牢不可破的隔離屏障。

如果說ISO67xx系列為低成本應用提供了絕佳的選擇的話，那ISO70xx 系列則提供了業(yè)內(nèi)頂尖的超低功耗。

ISO67xx全系列產(chǎn)品能以超低功率運行，每通道電流消耗低至 4.2μA，總電流在 10kbps 時消耗小于 20μA，并且功率可擴展至 2Mbps。在低功耗的同時，ISO67xx支持 3kVrms 的隔離電壓、典型值為 100kV/μs 的共模瞬態(tài)抗擾度，這樣的隔離強度足夠可靠。

（ISO6741，TI）

ADI數(shù)字隔離器

ADI的數(shù)字隔離器是磁耦型數(shù)字隔離器，利用iCoupler技術來實現(xiàn)無限制的設計。整體來看ADI的數(shù)字隔離器在魯棒性以及多通道靈活性（多達6通道）上擁有很大優(yōu)勢。

（ADuM141ES，ADI）

ADuM141ES，應用于航空航天的150 MBPS 四通道數(shù)字隔離器，采用了ADI專利iCoupler技術。這些隔離元件集高速、互補金屬氧化物半導體 （CMOS） 和整體式空芯變壓器技術于一身，能夠提供更出色的性能特點。

從具體數(shù)值來看，ADuM141ES在 5 V 運行時，最大傳播延遲為 13.5 ns，脈寬失真低于 3 ns，共模瞬變抗擾度很高，能做到大于100 kV/μs。同時ADuM141ES 數(shù)據(jù)通道是相互獨立的，并可以承受 400 V rms 的額定電壓。此器件在 1.8 V - 5 V 之間的電源電壓下工作并兼容更低的電壓系統(tǒng)，支持跨隔離勢壘的電壓轉(zhuǎn)換功能。

低功耗也在電流值上反應了出來，150 MBPS 時1側(cè)電源電流為17 mA，2側(cè)電源電流為17.5 mA，保證數(shù)據(jù)傳輸速率同時降低了功耗。

（ADuM260N，ADI）

四通道的ADuM141ES性能已經(jīng)足夠強大，再來看看集成故障安全和0個反向通道的魯棒5.0 kVrms六通道數(shù)字隔離器。

共模瞬變抗擾度100 kV/μs，5V時13 ns傳播延遲，1.8V時15 ns的低延遲，最大150 Mbps的數(shù)據(jù)速率，VIORM峰值849 V的安全認證，1分鐘5000 V rms的UL認證，125℃的高溫工作環(huán)境，16引腳寬體SOIC_IC封裝。高工作電壓、低輻射、低功耗、高效率在上述數(shù)據(jù)中體現(xiàn)得淋漓盡致。

東芝數(shù)字隔離器

東芝的數(shù)字隔離器主要還是應用光耦，所以在性能上會弱于上面提到的TI，ADI提供的高性能數(shù)字隔離器。

東芝TLP350是較新的一款數(shù)字隔離器產(chǎn)品，用于各種逆變器（如工業(yè)逆變器、UPS和光伏發(fā)電用功率調(diào)節(jié)器）的功率元件柵極驅(qū)動IC。該器件主要實在可靠性上進行了提升，并且成本較低。

TLP350可以通過抑制異常關斷期間發(fā)生的浪涌電壓上升，防止功率器件擊穿。當供電電壓異常和檢測到過流時，會反饋故障信號。同時過流檢測的軟關斷功能使功率器件關斷更柔和。這些提升都著重于可靠性和穩(wěn)定性。

因為單純從技術參數(shù)著手，光耦相比其他類型有著天然劣勢。這款產(chǎn)品的額定電流為2.5A，這無疑是較大的功耗負擔。共模瞬變抑制為25 kV/μs，在光耦型產(chǎn)品中其實已經(jīng)做的相當不錯了。

Broadcom 數(shù)字隔離器

Broadcom 一直是一家光電隔離器的領先供應商。目前提供高度可靠性軍用密封式光電耦合器、用于工業(yè)應用的電流隔離光電耦合器，以及專為滿足汽車級應用的絕緣和可靠性要求設計的光電耦合器。

雖然是光耦專家，但旗下ACML-74xx 系列 CMPS 數(shù)字隔離器通過厚絕緣采用了磁力耦合，具有高速度和高絕緣性能，而且在高數(shù)據(jù)速率下低功耗。HCPL-90xx/-09xx 系列 CMOS 數(shù)字隔離器則集成了巨磁電阻 （GMR） 技術，具有高速的性能和優(yōu)異的瞬態(tài)抗干擾度規(guī)范。

ACML-74x0系列 CMOS 數(shù)字隔離器耗費少量電量，甚至在高數(shù)據(jù)率時也是如此，還能通過緊湊表面貼裝實現(xiàn)瞬態(tài)抑制性能。這些 CMOS 數(shù)字隔離器符合 36ns 的最大傳播延遲和 3ns 的最大脈寬失真。它們也可以以 100 MBd 數(shù)據(jù)率運行。

在上圖中的四通道 ACML-7400 CMOS 數(shù)字隔離器中，配置單向裝置，一個方向有四個通道，通常每個通道都在15mA的低功耗范圍內(nèi)。而工作電壓承受能力極高，最大可承受800V rms 。共模瞬態(tài)抑制能力也比較優(yōu)秀，最小為25 kV/μs，一般在50kV/μs。

小結

數(shù)字隔離技術是隔離發(fā)展的必然趨勢，而國內(nèi)數(shù)字隔離器行業(yè)仍然是一個未完全開發(fā)的市場。下期將聚焦國內(nèi)數(shù)字隔離器廠商，看他們?nèi)绾螏椭鷩鴥?nèi)市場擺開進口依賴。

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編輯：jq