电容耦合隔离器件

电容耦合使用不断变化电感器的电场来通过隔离层实现信息传输。电容器极板之间的材料是电介质绝缘体（二氧化硅），即隔离层，这种高性能的绝缘体具有很稳定的可靠性和耐用性以及抗磁干扰能力和抗瞬态电压能力。电极板的大小、板间距离以及电介质材料决定了电气特性。采用电容隔离层插件电感器制造商的优势是效率高，无论在体积、能量转换还是在抗磁场干扰方面均如此。这种高效特性使得实现低功耗及低成本的集成式隔离电路成为可能。抗干扰性则使得器件可以在饱和或密集磁场环境下工作。与变压器不同的是，电容耦合的缺点在于无差分信号，并且噪声与信号共用同一条传输通道。这就要求信号频率应远高于可能出现的噪声频率，以便使隔离层电容对信号呈现低阻抗而对噪声呈现高阻抗。如同电感耦合一样，电容耦合也存在带宽限制，并需要时钟编码数据。

TI公司的ISO72x系列数字隔离器采用电容耦合技术。电容耦合解决方案使用了经过验证的低成本制造工艺，能够提供固有的抗磁场干扰特性。ISO72x使用“AC”与“DC”两种通道进行通信，如图6所示。“AC”通道不经过编码，而是经单端至差分转换后直接通过隔离层传输数据。差分信号传输的优点是可抑制接收机的共模噪声。共模抑制与耦合介质（对噪声呈现高阻抗，对高频数据呈现低阻抗）共同实现了瞬态抗干扰功能。“DC”通道将输入数据转换成脉宽调制（PWM）格式，并使用差分方式通过隔离层传输数据。PWM与隔离层接收侧的脉宽解调器（PWD）可确保稳态条件（1或0的长字符串）下能够正确通信。此外，“DC”通道还可提供自动防护功能。自动防护指的是在出现输入故障的情况下对输出状态的判断。ISO72x系列器件使用载波检测功能来确定输入结构的电源是否处于“开启”以及该结构是否正在运行。如果该载波检测器在4ms内未检测到脉冲，则会将输出设置为逻辑高电平。

图6TI公司ISO72X系列实现原理框图

各类数字隔离器件性能比较

表1对各类数字隔离器件的性能指标进行了归纳比较，供研发设计师在设计产品时参考。各公司的隔离器件只要通道数相同，都采用相同的封装，引脚相互兼容，仅有部分引脚定义稍有差异，大多数情况下都可相互替换。产品设计师可根据具体需要选择不同公司的产品，也可在调试时更换，给产品设计留功率电感厂家下了更多的选择空间。