隨著工業(yè)、交通、太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電等高電壓應(yīng)用越來(lái)越多，高電壓技術(shù)的安全問(wèn)題日益受到關(guān)注，隔離器件的可靠性也變得愈加重要。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，光電耦合器一直是隔離設(shè)計(jì)人員的首選。它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，通過(guò)集成一個(gè)LED就可以隔離信號(hào)，但缺點(diǎn)是壽命較短，無(wú)法保證一致性且需要額外做超裕度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員一直在尋找新的方案來(lái)替換傳統(tǒng)光耦。

德州儀器近日發(fā)布全新光耦仿真器的產(chǎn)品組合。在電路設(shè)計(jì)方面，它基于二氧化硅的隔離技術(shù)，沒(méi)有發(fā)光器件，所以不會(huì)發(fā)生老化問(wèn)題，也不需要額外做超裕度設(shè)計(jì)。在一致性方面，它的工藝和芯片生產(chǎn)相同，一致性可以得到保證。在使用壽命方面，產(chǎn)品通過(guò)了IEC60747-17的認(rèn)證，其中包含了壽命測(cè)試，擁有超過(guò)40年的使用壽命。

新器件產(chǎn)品系列可以使用40年的秘訣，是因?yàn)樗褂昧薙iO2隔離柵，德州儀器的SiO2隔離柵具有500VRMS/μm的高介電強(qiáng)度，遠(yuǎn)高于一般光耦合器使用的1VRMS/μm的介電強(qiáng)度的空氣絕緣層，可為終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)。

該光耦仿真器還能提供高達(dá)3,750VRMS的隔離保護(hù)，同時(shí)利用更低的IF閾值和電源電流，降低高達(dá)80%的功耗。它還可以耐受-55℃至125℃的超寬的工作溫度范圍，同時(shí)可提供比光耦合器高多達(dá)10倍的共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)，在整個(gè)溫度和生命周期內(nèi)保持穩(wěn)定且嚴(yán)格的電流傳輸比(CTR)，以及超高的高數(shù)據(jù)吞吐量（ISOM8710系列的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)速率可達(dá)25Mbps，ISO8110系列的模擬信號(hào)的帶寬可達(dá)680kHz)。封裝尺寸為4.8mmx3.5mm。

德州儀器隔離接口市場(chǎng)與應(yīng)用經(jīng)理Michael Schultis舉了一個(gè)常見(jiàn)的光耦應(yīng)用場(chǎng)景作為例子。在隔離電源的隔離反饋路徑上，以前德州儀器使用了很多基于二氧化硅的數(shù)字隔離器，而這次的產(chǎn)品是基于二氧化硅的模擬隔離器，可以替代模擬光耦。德州儀器的光耦仿真器從右向左傳遞成比例的模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電流對(duì)電流的隔離，可以直接替換隔離電源中的光耦，它有以下四個(gè)好處：一是它的CTR基本不會(huì)隨溫度變化，在全溫度范圍內(nèi)的隔離增益可以保持一致的調(diào)節(jié)；二是傳統(tǒng)光耦會(huì)有老化的問(wèn)題，所以需要過(guò)設(shè)計(jì)，而德州儀器的器件一致性比較高，可以讓設(shè)計(jì)的余量更加緊湊；三是這款產(chǎn)品的帶寬比傳統(tǒng)光耦寬，可以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，降低輸出電容的成本，從而降低整體系統(tǒng)的成本；四是德州儀器使用了基于二氧化硅的模擬隔離技術(shù)，它的壽命會(huì)比傳統(tǒng)光耦長(zhǎng)，保證了電源長(zhǎng)期的可靠性。

在談及開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的意義時(shí)，Michael Schultis表示，這是德州儀器第一款與業(yè)內(nèi)常見(jiàn)的光耦合器引腳對(duì)引腳兼容的光耦仿真器，可無(wú)縫集成到現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，同時(shí)能充分發(fā)揮基于二氧化硅(SiO2)的隔離技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。新產(chǎn)品的簡(jiǎn)單易操作的直接插入式替換、更寬的工作溫度范圍、更高的共模瞬態(tài)抗擾度和更長(zhǎng)的使用壽命，可為工業(yè)應(yīng)用中的隔離系統(tǒng)提供更高的可靠性和信號(hào)完整性。光耦仿真器不僅代表著信號(hào)隔離技術(shù)的重大進(jìn)步，還凸顯了德州儀器不斷解決客戶挑戰(zhàn)所做的創(chuàng)新。

德州儀器接口產(chǎn)品總經(jīng)理Tsedeniya Abraham表示：“隨著電氣化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，以及高電壓電源系統(tǒng)的日益復(fù)雜，工程師需要在確保正確隔離級(jí)別的同時(shí)，提高其產(chǎn)品的性能和使用壽命。我們?nèi)碌墓怦罘抡嫫鳟a(chǎn)品系列不僅滿足了對(duì)高可靠性、高性價(jià)比隔離技術(shù)持續(xù)增長(zhǎng)的需求，也踐行了我們投資高電壓技術(shù)的承諾?！?

新光耦仿真器產(chǎn)品目前提供兩個(gè)系列：一個(gè)是數(shù)字輸入輸出ISOM811系列產(chǎn)品；另一個(gè)是模擬輸入輸出ISOM871系列產(chǎn)品?，F(xiàn)均已支持預(yù)量產(chǎn)。

光耦的應(yīng)用非常廣泛，小到隔離電源，大到汽車、光伏、儲(chǔ)能、充電樁等應(yīng)用。德州儀器新推出的光耦仿真器可以應(yīng)用在包括電動(dòng)汽車充電樁、電網(wǎng)的光伏和儲(chǔ)能場(chǎng)景，以及工廠自動(dòng)化、PLC工業(yè)自動(dòng)化中的控制設(shè)備中。2024年，汽車級(jí)的光耦仿真器也將面市。

以創(chuàng)新支撐安全設(shè)計(jì)，用科技賦能高質(zhì)量發(fā)展。相信未來(lái)德州儀器將會(huì)幫助越來(lái)越多的工程師提升更多應(yīng)用場(chǎng)景中的系統(tǒng)性能。