數(shù)字隔離器是電子系統(tǒng)中,數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)進(jìn)行傳遞時(shí),使其且具有很高的電阻隔離特性,以實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)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(lái)實(shí)現(xiàn),但其功耗、速度、隔離電壓等方面往往不能達(dá)到最優(yōu)。
輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED),使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光,被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流,再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出,這就完成了電-光-電的轉(zhuǎn)換,從而起到輸入、輸出、隔離的作用。了解數(shù)字隔離器三個(gè)關(guān)鍵要素的特點(diǎn)及其相互關(guān)系,對(duì)于正確選擇數(shù)字隔離器十分重要。這三個(gè)要素是:絕緣材料、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸方法。
1、絕緣材料?
數(shù)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(biāo)準(zhǔn)材料會(huì)使生產(chǎn)復(fù)雜化,導(dǎo)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(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝中使用多年。聚合物是許多光耦合器的基礎(chǔ),作為高壓絕緣體具有悠久的歷史。
2、隔離器結(jié)構(gòu)?
數(shù)字隔離器使用變壓器或電容將數(shù)據(jù)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(fā)出的光。
3、數(shù)據(jù)傳輸方法?
光耦合器使用LED發(fā)出的光將數(shù)據(jù)跨越隔離柵傳輸-LED點(diǎn)亮?xí)r表示邏輯高電平,熄滅時(shí)表示邏輯低電平。當(dāng)LED點(diǎn)亮?xí)r,光耦合器需要消耗電能;對(duì)于關(guān)注功耗的應(yīng)用,光耦合器不是一個(gè)好的選擇。多數(shù)光耦合器將輸入端和/或輸出端的信號(hào)調(diào)理留給設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn),而這并不一定是非常簡(jiǎn)單的工作。
數(shù)字隔離設(shè)備是為符合安全規(guī)定而創(chuàng)建的,同時(shí)可最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代化CMOS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。為此,數(shù)字隔離設(shè)備使用半導(dǎo)體工藝技術(shù)來(lái)創(chuàng)建變壓器或電容器,以便傳輸數(shù)據(jù)而不是傳輸光。通過(guò)使用這種技術(shù),性能和功能集成都得到了改善。
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