光耦合器和基于硅的電流隔離技術–它們如何工作？

電氣隔離是保護連接到人或其他電路的所有電子設備的必要措施，并且可以防止發生數十伏至數千伏的高壓事件。作為一種保護形式，光耦合器隔離需要兩個電路之間通過隔離或隔離屏障進行通信，以防止電流直接在電路之間流動。

在過去的幾十年中，用于隔離電路的技術已經從基于光學的技術變為基于硅的技術，這些技術實際上有何不同？

光耦合器在應用環境中如何工作？

如圖所示，光耦合器由輸入LED，接收光電檢測器和輸出驅動器組成。驅動器和LED電路通常使用互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術構建，絕緣層通常由模塑料組成。光耦合器隔離器的輸入和輸出都需要通過陽極和集電極引腳連接的獨立電壓源，以及連接到陰極和發射極引腳的獨立接地。

當施加的CMOS邏輯輸入在輸入側產生電流時，在光耦合器中進行通信，從而產生成比例的LED輸出，該輸出通過模塑料阻擋層發送到接收光電檢測器并輸出。

光耦合器的隔離性能取決于LED，輸入和輸出之間使用的模塑料以及模塑料之間的距離。由于模塑料是絕緣屏障強度的重要因素，因此其質量在光耦合器的壽命，可靠性和性能中起著重要作用。

硅基隔離器如何工作？

基于硅的隔離技術基于CMOS技術，由兩個獨立的集成電路（IC）芯片組成。輸入電路和輸出電路通過焊線連接以實現數據傳輸。

數字隔離器結構的橫截面

如圖所示，數字隔離器的輸入和輸出具有單獨的電壓源（VCC1，VCC2）和單獨的接地線（GND1，GND2），以保持輸入和輸出之間的信號隔離。是必須的。當將晶體管邏輯或CMOS邏輯輸入應用于數字輸入時，在數字隔離器內進行通信。輸入信號被數字轉換為頻域，通過高壓電容勢壘，通過鍵合線進行連接，然后到達接收器IC。

根據設計的不同，數字隔離器電路的絕緣體可以是一個或兩個二氧化硅（SiO2）電容性勢壘，并且可以承受很高的電壓。隔離柵由高介電強度材料制成（請參見表1），并且是在嚴格控制的Fab中而不是在裝配線上制造的，因此不可能在組件之間產生差異，這對于隔離性能很重要。元素是分開的。實現高壓信號隔離的質量和可靠性探索了這種制造過程如何提供可靠性，耐沖擊性和增強的絕緣性，相當于單個封裝中的兩個基本絕緣水平。我會。