數字隔離器按技術方式不同可分光耦隔離、電容隔離、磁耦隔離和巨磁阻隔離等類型,但國內后三者的研發運用很少,近年來,電容隔離已有企業推出相關產品,而磁耦隔離方面因為有微型變壓器設計與制造的核心技術難關,國內除了電子科大學發表過相關論文和學術報告,幾乎無人涉及,即便是國際上,也僅有少數企業在做相關研究。
在復雜的應用環境里面,一個綜合的電子系統有眾多子系統,各子系統數據傳輸時會產生串擾,數字隔離器能夠把任一子系統與其它系統隔離開來,保護其不受噪聲和高電壓影響。因為這個原因,數字隔離器國內外市場需求相當大,在醫療、工業總線控制、飛行器電子系統、雷達數據總線、模數轉換等民用、軍事領域都被廣泛應用。
光耦隔離的物理基礎是光電效應,它利用電和光之間的相互轉化來傳輸信號,基本結構由發光二極管和光敏半導體器件組成。光耦隔離抗干擾能力非常強,但缺點也明顯,體積大、功耗大、傳輸速率低、集成度低、受溫度變化影響大等。
電容耦合隔離器是通過電容的兩塊極板之間電場變化來傳遞信息,對磁場干擾免疫,同時,電容隔離器可以用標準CMOS工藝加工,有利于降低成本。電容耦合數字隔離器具有很高的瞬態抗擾度,而且數據傳輸速率也很高,國內已經有企業可以提供傳輸速率高達幾百兆BPS的電容耦合隔離器,但缺點是無法實現集成功率傳輸。
電磁耦合隔離器物理基礎是電磁感應定律,采用變壓器耦合方式,利用兩個線圈之間變化磁場實現隔離層上數據通信,可以采用分立變壓器,也可以采用片上集成變壓器。分立變壓器體積大,對電磁干擾比較敏感,片上集成變壓器體積小,抗電磁干擾能力比較強。半導體工藝技術的發展使得硅基微型變壓器的制作成為現實。
目前光耦隔離發展比較成熟,幾乎長期壟斷市場,代表公司有Avago、Vishay、Toshiba、松下等知名企業,尤以Avago占市場優勢地位,但光耦隔離相比電容隔離和磁偶隔離等在產品性能上存在明顯不足,近年來正在逐步被后兩者取代。
國內的產品在市場占有率幾乎微不足道!磁耦合隔離器方面情況也好不了多少,國際上ADI與英飛凌早在2003年就推出了基于微型變壓器的磁耦合隔離器產品,日本的NEC公司也進行了微型變壓器相關研究,而國內磁耦合隔離研究起步較晚,市場占有率很小,相關企業也基本處于起步階段。“但正因為如此,無論民用市場還是軍用元器件領域,數字隔離器都有廣闊的市場前景和極大的銷售空間。這也是我們堅持做該項目的主要原因之一。
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