在電機(jī)控制、光伏儲(chǔ)能、新能源汽車與充電樁等領(lǐng)域的高壓電氣系統(tǒng)中，數(shù)字隔離器是一種不可或缺的安規(guī)器件，它主要負(fù)責(zé)將邏輯側(cè)輸入的數(shù)字信號(hào)通過電磁耦合或電容耦合等隔離機(jī)制完成信號(hào)轉(zhuǎn)換與傳輸，最終實(shí)現(xiàn)輸入回路和輸出回路的電氣隔離。

電氣隔離在高壓電路（HV）中的應(yīng)用示意圖

如上圖所示，電氣隔離不僅能防止輸入回路和輸出回路間的信號(hào)傳輸因高頻高壓瞬變（dv/dt）而產(chǎn)生信號(hào)失真、信號(hào)丟失等不良現(xiàn)象，還能防止強(qiáng)電電路的電流流入弱電電路，從而保護(hù)相應(yīng)設(shè)備和操作人員的安全，讓各類高壓電氣系統(tǒng)具有更高的可靠性。

數(shù)字隔離器，如何隔絕高、低壓回路間的電氣隱患？

通常而言，凡涉及到在高壓回路和低壓回路間傳輸信號(hào)的電氣系統(tǒng)大都需要使用數(shù)字隔離器進(jìn)行電氣隔離以保護(hù)低壓邏輯電路中的敏感元器件和人機(jī)交互環(huán)節(jié)的安全進(jìn)行，同時(shí)滿足各種嚴(yán)苛的安規(guī)認(rèn)證需求。

例如，華普微基于433MHz射頻技術(shù)自主開發(fā)的數(shù)字隔離器就是一種可有效提升高壓電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性的國產(chǎn)化替代芯片，其工作原理為通過OOK調(diào)制技術(shù)將邏輯側(cè)輸入的數(shù)字信號(hào)調(diào)制為高頻脈沖信號(hào)（使其具備交流特性），而后通過電容電場耦合傳輸至信號(hào)接收端，信號(hào)接收端再將其解調(diào)輸出為原來的數(shù)字信號(hào)，從而在電氣隔離的條件下實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

值得一提的是，基于華普微二十余載的射頻芯片開發(fā)功底，華普微數(shù)字隔離器不僅能在隔離電壓（≥5kVrms）、共模瞬變抗擾度（CMTI≥200kV/us）與浪涌電壓（10kV）等傳統(tǒng)安全性能指標(biāo)上達(dá)到行業(yè)一流水平，還能在傳輸速率（150Mbps）、傳輸延遲（9ns）等與射頻性能相關(guān)的關(guān)鍵通信指標(biāo)上達(dá)到行業(yè)頂尖水平。

華普微數(shù)字隔離器，高性價(jià)比的電氣隔離方案

隨著新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、高壓工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)Ω咝堋⒏吖β拭芏入姎庀到y(tǒng)的需求激增，寬帶隙半導(dǎo)體（如碳化硅 SiC、氮化鎵 GaN） 正憑借耐高溫、耐高壓、開關(guān)速度快等多種優(yōu)勢逐步替代傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體，成為功率器件的主流選擇。

然而，寬帶隙半導(dǎo)體的“快速開關(guān)特性”雖提升了系統(tǒng)能效與功率密度，卻也給強(qiáng)弱電回路間的信號(hào)傳輸帶來了新挑戰(zhàn)——高頻、迅猛的電壓跳變極易通過寄生電容耦合產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致信號(hào)失真、誤觸發(fā)等問題，甚至威脅低壓控制回路中敏感元器件的安全，而這恰恰凸顯了具備高共模瞬變抗擾能力的數(shù)字隔離器的關(guān)鍵作用。

例如，華普微數(shù)字隔離器就是一種在芯片內(nèi)部構(gòu)建微型無線射頻收發(fā)系統(tǒng)的高性能容耦隔離芯片，其不僅擁有高達(dá)200kV/us的共模瞬變抗擾度（CMTI），能有效抑制高壓瞬變（dV/dt）對(duì)信號(hào)的干擾，確保數(shù)字信號(hào)在強(qiáng)電環(huán)境下仍能精準(zhǔn)、穩(wěn)定地傳輸，還能有效阻斷高壓電氣系統(tǒng)中的不良電氣現(xiàn)象，是現(xiàn)代高壓電氣系統(tǒng)中的高性價(jià)比電氣隔離方案。

如上圖所示，CMT812X（2通道）、CMT804X（4通道）與CMT826X（6通道）系列標(biāo)準(zhǔn)容耦隔離器采用的是穩(wěn)健可靠的二氧化硅(SiO2)絕緣柵，不僅支持高達(dá)5 kVRms隔離電壓、8kV浪涌能力以及40年以上的預(yù)期使用壽命，還可顯著增強(qiáng)器件電磁兼容性（EMC），有效滿足系統(tǒng)級(jí)ESD、EFT、浪涌和輻射方面的合規(guī)要求。

審核編輯 黃宇