在現代電子系統中，不同電路部分之間需要可靠的隔離，尤其是在高壓環境或必須保持敏感信號完整性的情況下。一種這樣的解決方案是使用標準數字隔離器。這些組件在電路的不同部分之間提供電氣隔離，確保安全、降噪和可靠的信號傳輸。本文深入探討了標準數字隔離器的主要特性和應用，幫助工程師根據自己的需求選擇合適的組件。

什么是標準數字隔離器？標準數字隔離器是允許在兩個電氣隔離的電路之間傳輸數據的半導體器件。隔離屏障可防止直流電(DC)在兩側之間流動，確保高壓或嘈雜環境不會干擾敏感的低壓電路。這些隔離器廣泛應用于工業自動化、醫療設備、汽車電子和電源系統。

與使用光信號進行隔離的光耦合器不同，數字隔離器使用電容、磁性或基于變壓器的耦合機制。這種差異使數字隔離器在速度、功耗和與高速數字系統的集成方面具有性能優勢。

標準數字隔離器的主要特點：

高數據傳輸率數字隔離器在需要高速數據傳輸的應用中表現出色。標準隔離器的典型數據速率范圍從1Mbps到幾Gbps，具體取決于應用。這種高速性能使它們適用于汽車和工業控制系統中常用的通信協議，如SPI、I2C和CAN。

隔離電壓數字隔離器的一個關鍵特性是其隔離電壓額定值，它決定了在不影響功能的情況下輸入和輸出側之間可以安全存在的最大電壓差。隔離電壓通常在2.5kV到6kV以上，使其成為高壓尖峰或浪涌常見的環境的理想選擇，例如電源逆變器和電機控制系統。

共模瞬變抗擾度(CMTI)數字隔離器提供卓越的CMTI，這意味著它們可以容忍隔離屏障上的快速電壓變化，而不會在信號傳輸中引入噪聲或錯誤。此功能在工業自動化系統中至關重要，因為工業自動化系統中普遍存在電氣噪聲和高頻開關。

低功耗數字隔離器相對于光耦合器的一個優勢是其功耗更低。光耦合器通常需要更多電流來驅動其LED，而數字隔離器通常使用節能的電容或磁耦合技術。因此，數字隔離器是電池供電和能量敏感應用中的首選。

標準數字隔離器的應用：

工業自動化在工廠環境中，工業控制器必須與各種傳感器和執行器通信，而這些傳感器和執行器通常會受到嚴酷的電氣噪聲的影響。標準數字隔離器可保護敏感的控制電路免受高壓電機驅動器或電源線的影響，確保系統不同部分之間的可靠通信。例如，在PLC（可編程邏輯控制器）系統中，數字隔離器可確保數字信號在隔離域之間安全傳輸而不會受到干擾。

醫療設備醫療設備的安全至關重要，尤其是當設備與患者直接接觸時。數字隔離器廣泛用于患者監測設備、除顫器和診斷設備。這些隔離器可防止電源電路向患者敏感電路漏電，從而確保患者安全并滿足嚴格的醫療安全標準，如IEC60601-1。

汽車電子在汽車系統中，電動汽車(EV)和高級駕駛輔助系統(ADAS)的集成導致對隔離器的需求增加，以管理高壓系統、電池組和通信總線。數字隔離器有助于保持高壓和低壓電路（例如電池管理系統(BMS)和控制單元）之間的通信，同時防止電壓尖峰。

電源和可再生能源系統數字隔離器在電源系統中起著關鍵作用，特別是在高壓和可再生能源環境中。在太陽能逆變器和電源轉換器中，數字隔離器保護控制電路免受高壓直流總線的影響。此外，它們還用于隔離開關電源中的反饋回路，確保精確控制而不影響隔離。

真實示例：在電源逆變器中實現數字隔離器考慮用于將太陽能轉換為家用交流電的電源逆變器。逆變器必須控制高壓晶體管，同時接收來自低壓控制電路的反饋。為了保護低壓控制器免受高壓尖峰的影響，可以在控制器和功率晶體管之間實現數字隔離器。在這種情況下，數字隔離器通過提供強大的隔離屏障來確保可靠的信號傳輸和系統安全。

高CMTI在此應用中至關重要，因為電源逆變器經常經歷快速的電壓變化。數字隔離器能夠承受這些變化而不會引入錯誤，從而確保逆變器高效運行而不會損害安全性。

標準數字隔離器在現代電子系統中不可或缺，可提供高速數據傳輸、強大的隔離和低功耗。它們的多功能性使其適用于從工業自動化到汽車電子和可再生能源系統等廣泛的應用。通過將數字隔離器納入設計中，工程師即使在高壓或嘈雜的環境中也能確保系統的可靠性、安全性和性能。

審核編輯 黃宇