在高壓應用中，實現有效的電氣隔離至關重要，它可以避免多余的漏電流在系統中具有不同地電位(GPD)的兩個部分之間流動。如圖1(左)所示，從輸入到輸出的DC返回電流可能導致兩個接地之間產生電位差，從而導致信號完整性降低、質量下降。這就是隔離器(即隔離式柵極驅動器IC或數字隔離器)的用武之地，如圖1(右)所示。隔離器通過阻止電路兩部分之間的DC和不受控的AC電流流動，僅允許通信信號和功率通過隔離屏障。此外，隔離器還為人與高壓系統的交互提供了必要的保護，并提供了電平轉換功能，使不同電壓級別的系統之間可以互動。

圖1：系統兩部分之間的DC返回電流會產生多余的接地回路(左)，而電氣隔離會通過斷開接地連接，來防止多余的接地回路(右)

通常而言，隔離器大致可分為兩類：光隔離器和數字隔離器。

光隔離器，通常被稱為光耦，是一種模擬隔離產品，它利用光通過隔離屏障來傳輸信號。光隔離器因其問世早、價格具有競爭力，數十年來在業內被廣為使用。然而，LED的開關速度將可實現數據速率限制在了每秒幾兆比特。此外，光隔離器還需要使用額外的電路元件，來提供適當的偏置并驅動集成式LED。這要占用額外的PCB面積，并增加了應用的成本(BOM)。盡管現在的技術可以將外部偏置和驅動電路集成在一個封裝中，來最大限度地縮小PCB的尺寸、實現更高的速率，但這會大幅增加方案的成本。

另一方面，數字隔離器使用電容或電磁隔離技術，來傳輸信號。這些技術大幅縮小了隔離元件的尺寸，同時實現了較長的使用壽命。與光隔離器相比，數字隔離器具有如下優勢，因此，近期已成為諸多應用的首選：

第一、優化系統BOM物料成本，縮小PCB面積； 第二、準確的時序特性，更低的功耗； 第三、增強的共模瞬態抗擾度(CMTI)； 第四、可靠的絕緣壽命，獲得了元件級標準IEC 60747-17的認證； 第五、集成更多功能，例如：輸入濾波器、收發器(例如：CAN, RS-485)、輸出使能選項。

數字隔離器在工業應用中的優勢明顯，比如在隔離式低壓DC-DC模塊和隔離CAN和UART通信中的應用。

在低壓DC-DC電源模塊中，數字隔離器可以確保安全隔離和穩健的數據傳輸。以英飛凌的ISOFACE?雙通道數字隔離器2DIB0410F為例，該產品采用無芯變壓器(CT)技術專利，通過耦合變壓器傳輸信號。此外，該產品還集成了抖動濾波器、通信調制、看門狗和欠壓鎖定(UVLO)等功能，即使在存在嚴重的高壓和嘈雜的工業環境中，也能確保穩健、安全的數據傳輸。

圖2：英飛凌ISOFACE?數字隔離器2DIBx4xxF使用的無芯變壓器的截面圖

在隔離CAN和UART通信中，數字隔離器的高共模瞬態抗擾度(CMTI)和極低的脈寬失真(PWD)特性可以實現可靠通信。以英飛凌的ISOFACE?雙通道數字隔離器2DIB1401F為例，該產品可以提供高共模瞬態抗擾度(CMTI)和極低的脈寬失真(PWD)，而這些都是實現可靠通信所需的關鍵特性。此外，隔離器默認的高輸出狀態可以確保通信線路暢通無阻，從而防止輸入側出現潛在的電源損失。

綜上所述，數字隔離器因其小巧的尺寸、高效的功能和優良的性能，正在逐漸取代傳統的光隔離器，成為工業應用中的主流選擇。隨著科技的不斷發展，我們有理由相信，數字隔離器將在未來的工業應用中發揮更加重要的作用。如果您需要采購英飛凌的ISOFACE?雙通道數字隔離器2DIB0410F，請聯系客服。