工程师分享：正确选择数字隔离器的三要素

电平。

　　图2.一种数据传输方法是将边沿编码为单脉冲或双脉冲

　　另一种方法是使用RF调制信号，其使用方式与光耦合器使用光的方式非常相似：逻辑高电平信号将引起连续RF传输。一般将其称为“开关”方案。此方案的优势是它可以更快地跨越隔离栅传输数据；但抖动有时会是个问题。此外，开关方案的功耗高于脉冲方法，因为逻辑高电平信号需要持续消耗电能。采用脉冲方法，则功耗可以降低至1μW的最低水平，这是其他方法所不能比拟的。

　　也可以采用差分技术来提供共模抑制，不过，这些技术最好配合互感器等差分元件使用。

　　选择正确的组合

　　数字隔离器在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面具有光耦合器所无法比拟的巨大优势。在数字隔离器领域，不同的绝缘材料、结构和数据传输方法组合造就不同的产品，而不同的产品适合不同的具体应用。如上所述，基于聚合物的材料提供最鲁棒的隔离能力，这种材料几乎适合所有应用，但医疗保健和重工业设备等要求最严格的应用受益最大。为了实现最鲁棒的隔离，聚酰亚胺厚度可以超过对电容而言的合理厚度；因此，基于电容的隔离最适合不需要安全隔离的功能隔离应用。在这种情况下，基于变压器的隔离可能是最合理的，特别是结合差分数据传输方法，以便充分利用变压器的差分特性。

　　图3.不同的隔离器特性组合导致不同的品质因数。有一点是毫无疑问的：光耦合器远不如数字隔离器。

　　虽然每一位设计人员都会选择最适合其应用、拥有适当平衡特性的隔离器，但有三个参数是非常重要的：时序、功耗，当然还有隔离。为了对不同的技术进行评估，考虑图3中的情形。图中采用的品质因数基于时序/隔离能力，然后根据功耗绘出曲线。在这种情况下，我们选择了浪涌耐受阈值(2μs上升时间和50μs下降时间的高压脉冲，用来建立加强型隔离的适用性)来测量隔离能力。功耗表示1Mbps数据速率下每通道的最大功耗，单位是mW；我们选用1Mbps作为代表性的速率，因为大部分功耗敏感型应用工作在中等数据速率下。对于时序而言，我们关心信号跨越隔离栅传输的总时序延迟。因此，它不仅包含传播延迟，还包括抖动和输出上升与下降时间。

　　结论

　　ADI公司在开发其数字隔离技术时，考虑了数字隔离四要素的各不同之处，并重点关注绝缘材料、隔离元件以及跨越隔离栅传输数据的方法。ADI公司的核心iCoupler技术基于聚酰亚胺绝缘和芯片级变压器，因为这种组合可提供极佳的灵活性，不仅能集成其他功能(如隔离电源)，还允许使用不同的数据传输方法。ADI将近14年来始终采用的脉冲方法依然可提供出色的能效和时序性能，同时保留采用其他具备自身优势的方法的可能性。所有这一切均可在不牺牲隔离能力的前提下实现，这是设计人员使用隔离器的首要原因。