電容式電氣隔離與光耦合器技術(shù)對(duì)比 — 誰(shuí)是贏家？

 德州儀器 的電容式電流隔離技術(shù)在很多方面與光耦合器隔離技術(shù)不同，其中最突出的當(dāng)屬隔離實(shí)施。首先，我們來(lái)確定一下我們是否理解“隔離”的真正含義。隔離從本質(zhì)上講是一種保護(hù)形勢(shì)，允許兩點(diǎn)間的通信，但阻止電流在各點(diǎn)間直接流動(dòng)。

工作原理

在基于光耦合器的技術(shù)中，使用 LED 將信號(hào)信息傳輸給接收器，再由接收器將消息發(fā)送給電路的其余部分(可以想象成使用手電筒發(fā)送摩斯代碼)。其隔離層源自 LED 與鑄?；衔锖穸鹊慕Y(jié)合。因此從本質(zhì)上講，其隔離與構(gòu)成其封裝的組件相關(guān)。在 德州儀器的電容式技術(shù)中，信號(hào)信息以通過(guò)一系列蝕刻在硅芯片上的電路為基礎(chǔ)。中間是二氧化硅構(gòu)成的電容器，可通過(guò)利用邊緣檢測(cè)方案阻隔直接電流流動(dòng)(可以想象成敲擊墻壁傳送摩斯代碼)。

要了解所有不同點(diǎn)，毫不夸張地說(shuō)可能需要滿滿一學(xué)期的大學(xué)課程，不過(guò)我們只討論幾個(gè)主要方面：部件間變化、絕緣厚度以及質(zhì)量與可靠性。

部件間變化

變化是絕對(duì)的，但變化的粒度是相對(duì)的。德州儀器的隔離技術(shù)是一種二氧化硅電容器，以微米級(jí)工藝創(chuàng)建，部件間的變化會(huì)有，但極其微小。另一方面，光耦合器的隔離在封裝層面上實(shí)現(xiàn)，其更像毫米級(jí)。該裝配工藝變化和誤差在該級(jí)別下自然較大。可以想象一下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化和噪聲可能相似，而且與基本規(guī)范相比較小，但將光產(chǎn)品與電容式產(chǎn)品相比，您會(huì)看到這兩種技術(shù)天壤之別的差異，因而其最根本的 DNA 也極為不同。

隔離層厚度 (DTI)

裝配差異決定了光耦合器比 德州儀器 隔離器件大，這是所用材料屬性的結(jié)果。隔離層厚度 (DTI) 是常用的衡量標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于隔離層強(qiáng)度。在隔離實(shí)例中，與隔離強(qiáng)度有關(guān)的真正衡量指標(biāo)是每微米電壓擊穿，而非純厚度。我們來(lái)比較一下硅/PI/鑄模化合物(用于光耦合器)與二氧化硅(用于德州儀器 電容式隔離)的額定參數(shù)：

上表清楚表明，更大并不意味著隔離性能更強(qiáng)。

質(zhì)量與可靠性

可制造性與裝配也會(huì)導(dǎo)致故障率。在查看光耦合器和德州儀器隔離器的故障時(shí)間 (FIT) 公開(kāi)數(shù)據(jù)時(shí)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)存在數(shù)量級(jí)的差異。故障時(shí)間實(shí)際是指：給定器件樣片集在給定時(shí)間內(nèi)以相同條件工作，會(huì)因損耗而出現(xiàn)多少次故障。

德州儀器隔離器又一次成為絕對(duì)的獲勝產(chǎn)品，在 10 億器件數(shù)小時(shí)工作過(guò)程中沒(méi)出現(xiàn)一次完全故障，而相同的工作時(shí)間內(nèi)光耦合器的故障次數(shù)則多達(dá) 369 次。產(chǎn)品離開(kāi)裝配及測(cè)試車間，到達(dá)客戶門口后，依然也需要對(duì)最終器件進(jìn)行故障產(chǎn)品挑選，挑選出具有裝配問(wèn)題或者未達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。