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數(shù)字隔離器是什么？

某些電路在嘗試互相通信時會受損，而數(shù)字隔離器可使電路在互相通信時避免受損。在本問答中，Silicon Labs （亦稱“芯科科技”）電源產品部營銷總監(jiān)RudyeMcGlothlin 先生精辟地回答了有關這些用于平衡安全性和性能的設備和技術的一些問題。

首先是什么在推動工業(yè)市場使用隔離組件？

有許多需求在推動隔離組件的使用。主要推動因素是組件保護、用戶安全、信號電平轉換和遵守安全規(guī)定的系統(tǒng)要求。在所有情況下，隔離組件都通過實現(xiàn)額外的功能并確保系統(tǒng)安全運行來為系統(tǒng)增加價值。

添加隔離設備會對我的電路有何影響？

在許多情況下性能都會提高，并且在所有情況下組件安全性都會提高。隔離設備允許多個電源域共存和通信，這意味著敏感電路與開關電路會被隔離開來。現(xiàn)代化數(shù)字隔離技術支持大規(guī)模集成，這意味著電路組件數(shù)量可以減少。性能、效率、大小和成本都是添加隔離設備時可能會受到影響的方面。

數(shù)字隔離設備是為符合安全規(guī)定而創(chuàng)建的，同時可最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代化 CMOS 技術的優(yōu)勢

那么我在考慮為我的應用使用隔離組件時，有何選擇？

直到最近十年，設計者還都在使用光電耦合器來滿足隔離需求，但從那時起，數(shù)字隔離技術已經(jīng)取得了很大進展。現(xiàn)在，基于 CMOS的數(shù)字隔離技術已成為系統(tǒng)中隔離任務的首選技術。

光電耦合器和數(shù)字隔離設備有什么區(qū)別？

簡單來說，光電耦合器是一種混合設備，使用 LED 發(fā)出的光將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁綦x柵另一端的光檢測器。邏輯高狀態(tài)時，LED 亮起，邏輯低狀態(tài)時，LED 熄滅。光電耦合器功耗高，易于老化和受溫度影響，并提供有限的數(shù)據(jù)速率，通常低于1Mbps。

但是，數(shù)字隔離設備是為符合安全規(guī)定而創(chuàng)建的，同時可最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代化 CMOS技術的優(yōu)勢。為此，數(shù)字隔離設備使用半導體工藝技術來創(chuàng)建變壓器或電容器，以便傳輸數(shù)據(jù)而不是傳輸光。通過使用這種技術，性能和功能集成都得到了改善。

對尚在猶豫要不要棄用光電耦合器而改用數(shù)字隔離器的人，您有何最佳建議？

光電耦合器雖然已并入許多設計中，但是基于過時的 LED 技術，其輸出因輸入電流、溫度和年齡而有顯著變化。這降低了設備在生命周期內的性能。數(shù)字隔離組件可輕松提供占用空間更小的多通道隔離解決方案，由于故障率更低可提高系統(tǒng)可靠性，可提供兩倍的電氣噪聲抗擾度，可在更寬的溫度范圍（-40oC至125oC）內工作，而且不會隨著時間的推移老化或降低性能。通常，使用高頻載波代替光能夠實現(xiàn)低操作功率和高速操作，這可支持精確的時序規(guī)格。

光電耦合器雖然已并入許多設計中，但是基于過時的 LED 技術，其輸出因輸入電流、溫度和年齡而有顯著變化。

我完全相信你說的話，那么我在為我的應用選擇特定數(shù)字隔離器時，要考慮哪些因素？

功能集和隔離性能是選擇數(shù)字隔離器時要考慮的兩個因素。就功能集而言，要考慮隔離通道的數(shù)量和通道配置。傳播延遲等時序規(guī)格應適合您的系統(tǒng)。就隔離性能而言，重要的是要了解系統(tǒng)所需的隔離等級。瞬態(tài)噪聲抗擾度和電磁輻射情況是與隔離結構相關的其他考慮因素。就隔離等級而言，鑒于系統(tǒng)環(huán)境，可能要考慮封裝選項。

設計者決定改用數(shù)字隔離器后，面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？

第一個挑戰(zhàn)是為各個應用選擇正確的數(shù)字隔離器。如前所述，每個組件都有自己的規(guī)格，就像每個應用都有特殊需求一樣。一旦確定和設計了適當?shù)脑O備，系統(tǒng)設計者便可以其典型的方式進行系統(tǒng)評估。

我要為我的應用考慮哪些安全要求？

一旦您確定了應用的需求，您就需要確保設備符合 UL、CSA、VDE 和 CQC 等頂級安全認證機構要求達到的相應安全標準。這些安全認證機構使用其組件安全標準來限定和指定安全組件的一分鐘耐壓等級，這通常為 2.5kVrms、3.75kVrms 或 5kVrms，或其生命周期內的工作電壓，這通常在 125Vrms 至1,000 Vrms 之間。所有Silicon Labs 的組件安全證書都可通過訪問silabs.com 在線申請。