四通道数字隔离器-四通道数字隔离器批发-吉富山科技

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关于隔离技术常见的误区。
随着工业、汽车、通信和个人电子应用对可靠信号隔离的需求不断增长，较近的设计趋势已经从光耦等传统隔离技术转向数字隔离器。尽管数字隔离盛行，但与光耦合器相比，关于其有效性仍然有几个常见误解。
什么是光耦？什么是数字隔离器？
在探索这些之前，让我们回顾一下这些技术之间的差异：
光耦使用逻辑输入来产生输入侧电流，由LED将信号转换成光，然后通过隔离传输到另一侧，再由光电探测器转换为电信号。
数字隔离器使用基于硅的CMOS技术，具有两个集成电路和内置于硅工艺中的高压电介质。数字隔离器将数字信号转换为高频域，并通过基于电容的高压二氧化硅电介质屏障发送射频信号。
光耦误区一：光耦非常可靠
有一个常见的误解，即当高压破坏器件时，光耦合器总是会因“开路”电路而失效。尽管光耦有多种失效方式，但光耦合器也可能在“短路”电路中失效，具体取决于高压系统中不同的故障模式。
在**种故障模式下，当隔离栅上施加的电压**过隔离器的额定限值时，隔离栅对于光耦合器和数字隔离器都可能发生短路故障。德州仪器 (TI) 在其实验室中测试了**个故障模式；白皮书“了解隔离器中的失效模式”具体描述了对失效短路结果的观察。

*二种故障模式，即隔离器内的高压和大电流破坏电路，可能导致发生故障从而打开情况。这些高压事件可能会导致更多的电路遭到破坏，使其不再正常工作，但隔离栅却仍然完好。
图 1a 显示了光耦合器上的高压事件，图 1b 显示了数字隔离器上的类似事件。根据高压事件的类型和屏障的强度，可能会发生不同程度的退化。为防止由**种故障模式引起的短路故障，必须选择满足或**过电气安全标准的隔离器。

光耦误区二：光耦的寿命是可预测的，几乎没有变化
对于所有电子设计，确保 IC 能够在产品的整个生命周期内持续使用至关重要。对于隔离器件来说尤其如此，因为它们在多个电压域的情况下保护信号。尽管您可能期望两个相同的光耦具有非常相似的高压寿命，但实际上不同器件的高压性能可能存在显着差异，这通常是因为光耦的隔离栅是在封装阶段产生的。
数字隔离器制造商通常在更严格控制的硅芯片制造过程中构建其隔离屏障。图 2 说明了高压寿命和变化的差异，其中高压寿命更长，并且此测试中使用的 TI 数字隔离器分布更紧密。要了解有关此主题的更多信息，请参阅白皮书“通过用数字隔离器替换光耦合器来提高系统性能”。
光耦误区三：光耦Datasheet规格将严格符合器件的使用寿命
您可能没有意识到光耦中 LED 的光输出会随着时间的推移而降低，这对电流传输比 (CTR) 等参数有直接影响。光耦内的塑料材质会随着时间的推移而变黄，从而导致通过隔离屏障的光减少，进一步减低传输率。较终，CTR 将下降到器件不再正常运行的水平，从而导致高故障率和低平均故障间隔时间。

为了抵消这一点，设计人员通常会设计出余量以考虑随着时间推移的预期退化，这可能导致更高的初始功耗。这些问题并不总是在光耦Datasheet中提及，因此很难在隔离设计中加以考虑。例如，TI 数字隔离器使用高度可控的制造工艺，Datasheet考虑了较小或较大规格的老化，有助于在设备的整个生命周期内设定性能预期。
光耦误区四：光耦的较高工作温度更高
典型光耦合器的额定较高工作温度为 85°C。尽管市场上有更高额定温度的光耦合器，但选择有限，而且它们通常更昂贵。相比之下，数字隔离器可以轻松支持高达 125°C 的工作温度。对于需要高达 150°C 温度支持的汽车设计而言，TI 的Grade-0认证ISO7741E-Q1 等数字隔离器有助于在高峰值环境温度下提供可靠的系统运行。对于每个组件都需要在 110°C 以上可靠运行的高温设计，较低的额定温度可能会带来问题。不然，系统性能或器件寿命可能会受影响。

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