【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、kaiguanmaichonghedianyuanraodong，yinqidianyalangyong，zhebixuduodianziyuanjiandedianyajixiangaochuyiqianbei。zuizhongyaodeshi，zhexiegaoyachulegeidianzidianludailaizaoyinheweihaizhiwai
，gengkenengduirentizaochengweihai。

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、體(ti)積(ji)是(shi)永(yong)遠(yuan)的(de)話(hua)題(ti)，任(ren)何(he)強(qiang)大(da)的(de)技(ji)術(shu)也(ye)無(wu)法(fa)脫(tuo)逃(tao)它(ta)的(de)束(shu)縛(fu)。光(guang)耦(ou)如(ru)今(jin)也(ye)遇(yu)到(dao)了(le)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)同(tong)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)，受(shou)限(xian)於(yu)激(ji)光(guang)器(qi)和(he)光(guang)敏(min)二(er)極(ji)管(guan)
，其(qi)尺(chi)寸(cun)、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。

qici，muqianguangouyiranzaiyejiezhanyouzhudaodiwei，youqishizaiyixiechuantongyingyongzhong。yinci
，congguangouxiangshuzigeliqideqiehuanbingbunengyicuerjiu，youyushuzigeliqiyinjiaoheshuruleixingbuwanquanjianrong，zheshijiuxuyaoduishejijinxinggaiban，youshikehuyinweifengxiankaolv，tihuanyiyuanbuzu。yezhengyinci，yejietigongleyizhongyuanweitidaidefangan，keyizhijietidaiguangou
，yinjiaojianrong，zaishurutexingshangneijiandianlumonierjiguantexing，yuguangouqijianwanquanxiangtong，yingyongshezhiyexiangtong，keyishixianzhijiejinxingshejitidai。

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)。

zhengshiyinweicunzaishangshudewenti，suoyizaitiaoxuanqijianshicaigengyaogewaishangxin。youjizhongkeyimingxiantishengkanggongmoganraonenglidefangfa，yiguoneigeliqichangshangnaxinweiweili，qizaiOOK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。

自(zi)適(shi)應(ying)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)好(hao)處(chu)是(shi)不(bu)需(xu)要(yao)在(zai)全(quan)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)保(bao)證(zheng)較(jiao)高(gao)的(de)抗(kang)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)，隻(zhi)有(you)當(dang)瞬(shun)間(jian)幹(gan)擾(rao)比(bi)較(jiao)大(da)時(shi)，電(dian)路(lu)才(cai)需(xu)要(yao)執(zhi)行(xing)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)以(yi)抑(yi)製(zhi)幹(gan)擾(rao)

，而(er)在(zai)大(da)部(bu)分(fen)沒(mei)有(you)惡(e)劣(lie)工(gong)況(kuang)、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。

qici
，zailubangxingshang
，duiyugelichanpindeyingyongchanghelaishuo，gengduodeshigongyeheqichedenggaoyayingyongchangjing
，gelichanpinshishuyuanguichanpin，shejianquanxiangguan，zaizhexiechangjingxia
，yidingyaoxuanzejingguoanguirenzhengdechanpin。

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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