隨著電機、傳感器和驅動器逐漸取代機械工業(yè)系統(tǒng)，人類對機器與機器對機器的交互應用越來越多，適當的隔離措施顯得至關重要。在現代電子系統(tǒng)里經常存在高壓、高溫或高噪聲的環(huán)境，怎樣保證信號穩(wěn)定且有效地傳輸，保護操作人員和低壓電路免受高壓影響，提高抗噪能力，是工程師亟待解決的問題。

作為嵌入式處理器和模擬半導體的行業(yè)領導者，德州儀器（TI）一直致力于通過隔離解決方案實現高效而可靠的系統(tǒng)運行。在2018年11月2日，德州儀器舉行的“全新隔離解決方案強化系統(tǒng)運行媒體說明會”上，德州儀器隔離器產品線產品市場工程師Neel Seshan，半導體事業(yè)部中國區(qū)汽車電子技術應用經理師英著重介紹TI兩款新隔離器產品——增強型隔離放大器ISO224與隔離式CAN收發(fā)器ISO1042，并分享TI是如何將創(chuàng)新技術和產品優(yōu)勢投入市場應用，從而加速工業(yè)自動化的。

德州儀器隔離器產品線產品市場工程師Neel Seshan與半導體事業(yè)部中國區(qū)汽車電子技術應用經理師英

TI強大的電容隔離技術

現在市場上較常見的隔離技術有光電隔離和變壓器隔離。而TI采用的技術是電容式隔離。TI的增強型隔離器采用邏輯輸入和輸出緩沖器，由雙電容SiO 2隔離屏障隔開，內部有兩個內核DAI，每一個DAI都有個電容信號。信號從左邊示意的線路里進去的時候，首先通過調制經過第一個隔離器，再通過綁定先進入第二個隔離器，耦合到第二個DAI，通過第二個DAI解調，再把它通過電子信號傳輸。下圖是電氣原理示意圖，信號傳輸通路通過了兩個隔離電容對應信號，這是TI新一代隔離性能增強的隔離器件普遍所使用的技術。

在談及為何選擇這種技術時，Neel Seshan解釋說：“因為電容式隔離的核心材料是二氧化硅，二氧化硅在工業(yè)中具有已知最高的介電強度（500Vrms/μm），它對于溫度和濕度的變化影響非常小，在惡劣環(huán)境下也可保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行，這是TI使用電容隔離技術的主要原因。并且采用多層氧化硅的集成電容器取代了獨立電容器，在通過電場傳輸數據時可提供更高水平的隔離性。”

總結一下，TI的電容隔離技術具有三個非常明顯的優(yōu)勢。其一，可靠的電機隔離使電子系統(tǒng)擁有更長的使用壽命；其二，在噪聲環(huán)境下依然可保證高可靠性運作；其三，通過集成和廣泛的產品組合簡化設計并減少電路板空間的占用。TI的電容隔離產品系列結合了最高工作電壓和可靠性，可延長系統(tǒng)壽命并提供保護。為不斷增加的工業(yè)、汽車、電網、電機驅動、樓宇自動化等方面的應用提供保護、降噪以及可靠性能的支持。

ISO224增強型隔離放大器

增強型隔離放大器ISO224具有高精度、高可靠性、更小尺寸等出色優(yōu)勢，可廣泛應用于工廠自動化與控制、電網自動化、保護繼電器、鐵路運輸、電機驅動器及功率分析儀等工業(yè)領域。ISO224是一款精密的隔離放大器，采用寬體8引腳SOIC（DWV）封裝，此放大器的輸出與輸入電路由抗電磁干擾性能極強的隔離柵隔開。工作電壓提高50%，在高達1.5kVrms工作電壓下，可實現135年的使用壽命。此外，ISO224具有80kV/μs的高共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），可在嘈雜環(huán)境下實現安全運行，確保數據完整性。

ISO224集成的高側電源電壓檢測功能可簡化系統(tǒng)級的診斷功能，在安全性要求非常高的工業(yè)領域，尤其汽車領域都將有廣泛的應用。Neel Seshan表示，ISO224是目前在±12V以內的電壓傳感或電壓測量應用里，能夠做到精度最高的隔離運算放大器。該器件由高側單電源供電運行，此獨有的特性可簡化隔離式電源的設計，降低成本。ISO224還專門針對精確檢測±10V信號進行優(yōu)化，該信號在工業(yè)應用中十分普遍。同時提供高級（ISO224B）與低級（ISO224A）兩個版本。

ISO1042隔離式CAN FD收發(fā)器

隨著汽車總線通訊的數據量越來越大的問題日益凸顯，CAN FD正在成為下一代汽車通信領域的標準。TI推出的第二款超小型增強隔離式CAN FD收發(fā)器ISO1042，能提供±70V直流總線故障保護功能和±30V共模電壓范圍。和ISO224一樣，ISO1042的高工作電壓可以提升系統(tǒng)可靠性和器件壽命。兼容CAN FD協(xié)議，相比于傳統(tǒng)的CAN總線能提供超高速率的數據通信，實現5Mbps通訊傳輸速率，同時也有215ns（最大值）的短環(huán)路延遲，使得CAN FD總線通訊速率有很大提高。從EMC和EMI角度來講，ISO1042可以提供最小的電磁干擾輻射和最高的抗電磁干擾性能。

Neel Seshan表示，ISO1042采用二氧化硅絕緣隔柵。在測試可靠壽命預期時加5000Vrms高壓下，能夠預判的可靠工作壽命可以達到270年，這是比以往的產品提升80%的參數。與隔離式電源一起使用，可防止數據總線或者其他電路上的噪聲電流進入本地接地并干擾或損壞敏感電路。隔離式CAN FD收發(fā)器ISO1042將會是汽車電子與工業(yè)場景里應用最多的隔離器件。

上圖是ISO1042的EMI和EMC性能在IEC TS62228標準下的實測波形（TS62228是市場上最嚴苛的測試標準之一）。ISO1042在TS62228測試條件下，所有的頻段、所有的頻點完全可以滿足要求，而且有相當大的裕度。并且在EMC抗電磁干擾性能上，ISO1042同樣有對于共模瞬態(tài)干擾的抑制能力或抗共模瞬態(tài)干擾能力，數值可以達到85kV/μs的共模抑制，每個器件均通過±8kV的靜電測試要求。ISO1042還具有自身的保護功能，導致不會被瞬間短路電壓破壞或損壞。在實測性能上，ISO1042可以抗70V的高壓保護。強抗干擾性和低輻射使它在工業(yè)和汽車領域大有可為，不僅支持交流和伺服驅動器，還涵蓋工業(yè)電源、混合動力汽車、電動汽車、樓宇自動化、光伏逆變器、PLC和DCS通信模塊等應用。

Neel Seshan表示，在過去很多年里，汽車電子是沒有隔離的。隨著新能源汽車的出現帶來了汽車電池管理系統(tǒng)（BMS），電動汽車引擎驅動，OBC車載電池充電器，以及DC/DC車載能源電池包，高壓變低壓的DC/DC變換器，這些汽車部件都對隔離器件提出了新的需求。為適應更多的市場應用場景以及更多的隔離技術要求，TI將會在更小尺寸，更高集成，更高精度，更高隔離電壓等細節(jié)性能上不斷發(fā)展創(chuàng)新，隨著市場需求不斷向前發(fā)展。