ADI 数字隔离器对比 (上)：磁隔离与电容隔离

近年来，数字隔离器的需求不断增加。大家可能知道数字隔离器有磁隔离和电容隔离两种类型，但不清楚它们的区别和特点，或者不知道哪种类型更适合自己的应用。

《ADI 数字隔离器对比》系列分为上、下两篇，主要为大家介绍数字隔离器的磁隔离和电容隔离方法的区别和特点，本文为上篇，将介绍 ADI 的磁隔离方法阵容。

在电路设计中，隔离用于提高安全性和质量。在与人直接接触的设备或大电流的电路中，可以通过隔离防止静电、漏电、短路和设备故障来确保安全。此外，它还能隔离接地回路和其他来源的噪音，从而提高信号传输质量。长期以来，光耦合器一直是工业、汽车和医疗领域隔离技术的唯一选择。 另一方面，光电耦合器具有以下缺点：

• 由于使用光进行隔离，因此耗电量很大。
• 数据传输速率通常约为 1~10Mbps，对传输速度有限制。
• 为了通过补偿发光部件的老化来保持性能，功耗会随着使用年限的增加而增加。

因此，近年来数字隔离器作为光电耦合器的替代技术一直备受关注。 数字隔离器具有以下优点，可以克服光电耦合器的缺点：

• 可实现 150Mbps 等高速数据传输速率，且传播延迟低。
• 功耗低，不且会因长期老化而增加。
• 出色的温度特性、耐压性、CMTI、抗浪涌性等，可靠性高。

由于这些特性，数字隔离器越来越多地受到青睐，特别是在需要更高性能、可靠性和鲁棒性的应用中。

数字隔离器有两种类型：电容式和磁性隔离式。 ADI 同时拥有这两种产品阵容：电容隔离产品使用 SiO2 (二氧化硅) 作为绝缘材料，编码由边缘触发。磁隔离产品主要使用磁性绝缘系统，以聚酰亚胺作为绝缘材料，开关键控是主流编码。下图 (图1) 左边是 ADI 电容隔离产品系列，右边是磁隔离产品系列。

下图 (图2) 显示电容隔离与磁隔离因耦合方式和绝缘材料不同而产生的对比。ADI 电容隔离产品采用 SiO2 作为绝缘材料，具有高传输速度、低传播延迟、低偏斜、低抖动等特点。另一方面，ADI 现有产品阵容的磁隔离方法使用聚酰亚胺作为绝缘材料，具有高浪涌电阻和高 CMTI 等特点。

下图 (图3) 显示它们因编码不同而产生的差异。ADI 电容隔离产品使用边沿触发编码方法，功耗较低。另一方面，开关键控方法已成为 ADI 磁隔离产品的支柱，有助于提高抗噪性并降低辐射 EMI。

如上文所述，它们具有不同的特征。重要的是要考虑每种方法的优点，并根据自己的应用选择最佳方法。下面简要举例说明每种方法的适用范围：

对于高速和低功耗要求严格的应用，ADI 的电容隔离产品阵容是一个不错的选择，有许多产品处于具有竞争力的价格范围内，并且可普遍使用。

• 便携式终端
• 便携式测量仪器
• 各种消费类设备

对于需要稳健性和可靠性的应用，推荐使用 ADI 的磁隔离产品系列，即使在嘈杂的环境中也能稳定运行。

• 医疗用途 (内窥镜、血液检测设备等)
• 汽车用途
• 功率调节器
• 射频电源

ADI 的数字隔离器称为“iCoupler🄬”。自第一代以来，iCoupler🄬 系列就以高鲁棒性和抗噪性而享有盛誉，并已广泛用于医疗应用和功率调节器。随着新一代产品的到来，创新不断涌现，ADI 最新的第三代 ADuM34x 系列在鲁棒性、抗噪性和传输速度等各个方面都具有更好的性能。

iCoupler🄬 系列的一大特点是，所有代产品均引脚兼容。已经使用第一代和第二代 iCoupler🄬 产品的客户只需更换芯片即可获得最新的第三代技术。医疗设备和工业机械通常使用 10 或 20 年而不改变设计，在此类应用中，也可以通过更换芯片可靠地提高隔离性能。

下表比较了 ADI 每一代产品的性能。表中绿色单元格代表各代产品之间的最高性能，第三代产品在大多数类别中都是最好的，其高性能一目了然。在医疗设备和工业机械应用中，应特别注意所需的安全性、鲁棒性和传播延迟参数，即：“隔离等级 UL1577”、“CTI”、“工作电压 (矢量)”、“CMTI (最小)”和“传播延迟 (最大)”，在表中显示为深蓝色。总之，第三代产品的性能都非常突出。

ADI 第三代 ADuM34x 系列产品的性能已经达到了一个新的水平，这将使新的数字隔离器用户以及使用过第一代和第二代 iCoupler® 系列产品的用户受益匪浅。如下图 (图6) 所示，作为第三代标准数字隔离器，ADuM34x 系列在各个方面都进行了更新，大家可以积极更换和使用。

• 医疗设备
• 测量设备 (噪声分离)