數字隔離器是電子系統中,數字信號和模擬信號進行傳遞時,使其且具有很高的電阻隔離特性,以實現電子系統與用戶之間的隔離的一種芯片,多采用光耦、磁隔離和電容隔離來實現,但其功耗、速度、隔離電壓等方面往往不能達到最優。
輸入的電信號驅動發光二極管(LED),使之發出一定波長的光,被光探測器接收而產生光電流,再經過進一步放大后輸出,這就完成了電-光-電的轉換,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。了解數字隔離器三個關鍵要素的特點及其相互關系,對于正確選擇數字隔離器十分重要。這三個要素是:絕緣材料、結構和數據傳輸方法。
1、絕緣材料?
數字隔離器采用晶圓CMOS工藝制造,僅限于常用的晶圓材料。非標準材料會使生產復雜化,導致可制造性變差且成本提高。常用的絕緣材料包括聚合物(如聚酰亞胺PI,它可以旋涂成薄膜)和二氧化硅(SiO2)。二者均具有眾所周知的絕緣特性,并且已經在標準半導體工藝中使用多年。聚合物是許多光耦合器的基礎,作為高壓絕緣體具有悠久的歷史。
2、隔離器結構?
數字隔離器使用變壓器或電容將數據以磁性方式或容性方式耦合到隔離柵的另一端,光耦合器則是使用LED發出的光。
3、數據傳輸方法?
光耦合器使用LED發出的光將數據跨越隔離柵傳輸-LED點亮時表示邏輯高電平,熄滅時表示邏輯低電平。當LED點亮時,光耦合器需要消耗電能;對于關注功耗的應用,光耦合器不是一個好的選擇。多數光耦合器將輸入端和/或輸出端的信號調理留給設計人員實現,而這并不一定是非常簡單的工作。
數字隔離設備是為符合安全規定而創建的,同時可最大限度地發揮現代化CMOS技術的優勢。為此,數字隔離設備使用半導體工藝技術來創建變壓器或電容器,以便傳輸數據而不是傳輸光。通過使用這種技術,性能和功能集成都得到了改善。
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