光耦合隔离是指使用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于包装发光二极管和光敏三极管。光耦合隔离电路使被隔离电路的两部分之间没有电直接连接，主要是为了防止电连接引起的干扰，特别是在低压控制电路和外部高压电路之间。

在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面，数字隔离器具有光耦合器无法比拟的巨大优势。

多年来，工业、医疗等隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限，唯一合理的选择是光耦合器。如今，数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成方面都具有优势。正确选择数字隔离器对于正确选择数字隔离器非常重要。这三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。

光耦隔离器

光耦合组件是最早的隔离器，也称为光耦合隔离器或光耦合器，简称「光耦」（optos）。第一代光耦合器于20世纪60年代获得专利。早期类型包括微白炽灯泡一次侧透明（光学透明）塑料，作为绝缘或介电层和光路，以及二次侧通过光调节的光敏电阻器。然后开发出更好的光耦合组件，以方便系统设计师工作。

                         图1：CMOS隔离器光耦合和电容耦合的基本操作原理

这些基本上是一个侧发光结构（微灯泡被半导体发光二极管或LED取代），加上光敏电阻器、光电晶体管、光电二极管或三端双向闸流器等各种感光组件（TRIAC），使装置适用于直流和交流的各种应用。

光耦合基本上是唯一的解决方案，直到20世纪90年代末基于CMOS的数字隔离器发展起来。数字隔离器使用电感（磁性）或电容耦合来传输信号，图1强调光耦合器和数字隔离器之间的技术差异。图2显示了光耦合器和数字隔离器的x光图，显示了这些组件的物理结构。 

                                        图2：X光耦合器组件(左)和数字隔离器组件(右)

由于PN接面的电气和温度应力逐渐增加，光耦合的老化特性相当明显。这将影响光耦合器的长期稳定性和运行，特别是在高温运行环境中。设计师可以通过某些方法延缓衰老：

缩短实际使用寿命；

降低二极管的电流和环境温度；

避免瞬时大电流。

当然，这些操作方法限制了使用案例，即使隔离器在本体存在的系统中最有用。数字隔离器没有这些物理限制。光耦合通过PN接头的二极管工作，因此转换速率相对较慢。因此，光耦的数据传输速度较慢，传输延迟和偏移也较为明显。随着带宽需求和功耗的不断增加，以CMOS为基础的数字隔离器提供了理想的解决方案，工业趋势和CMOS数字隔离器。工业市场上最常见的隔离应用，如工厂自动化、工艺控制、可编程逻辑控制器等（PLC）或可编程自动化控制器（PAC）、电机驱动控制和不间断电源（UPS）等设备。工业自动化是隔离器最大的市场，工业系统设计师非常重视CMOS隔离器的好处，包括高温环境操作、优良的组件匹配、减少偏移和高耐噪声。其他重要应用包括电信基地台和服务器的隔离电源，为不断变化的因特网世界提供基础设施动力。隔离电源制造商是数字技术的早期用户，主要用于服务器和电信基地平台。功率密度是市场上的关键参数，或W/mm3，有助于全球绿色组织倡导环境保护，提高能源利用效率，减少消耗。事实证明，高效系统意味着更少的热损失，因为不需要继续使用大型散热器来占用空间，因此可以进一步缩小系统的尺寸。与光耦相比，CMOS数字隔离器技术对这些新型隔离组件的时序特性影响最大。数字隔离器和LED在转换PN接口的基础上传输不同的信号，因此转换率大大提高。结合标准硅晶CMOS技术，采用传输延迟、脉冲宽度失真或偏移、组件匹配、共模瞬变抗噪声能力等时序参数， 电子元器件采购网 具有几何尺寸小、重复性高、制造工艺稳定等优点（CMTI）等等，都有了很大的改善。在隔离器行业，CMTI基本上代表了共模噪声的耐受性，以KV/的电压回转率？以s为标准。光耦合仅限于化合物半导体的工艺技术，更适用于光学应用，不适用于其他快速、高精度的组件。数字隔离器的现有优点是帮助电源OEM制造商更有效地控制电源转换器的电路时间，以进一步提高效率。尽管传统的标准内燃机，数字隔离器也在汽车行业开创了一个新兴的市场（ICE）隔离器很少用于驱动汽车，但自EV问世以来，这些应用逐渐发生了变化。目前EV或各种混合动力车辆（HEV）通常配备200V~400V高压电池，未来工业趋势采用电压较高的电池，从而达到更高的功率和/或电池容量和电池寿命。这种高压电池必须使用隔离器，以确保汽车不同电压场的安全和信号传输。许多汽车制造商竞相投资EV/HEV布局。为了优化高温操作、稳定性和抗噪性，汽车工业已成为数字隔离器技术的先驱。EV电池管理系统等HEV终端应用（BMS）以及充电器，加快市场对隔离器的需求。光耦合占据了隔离器市场的绝大多数，即使在高性能市场（数据速率至少为1Mbps的隔离器产品和闸极驱动器等特定产品）。尽管光耦受到固有性能缺陷的限制，但它在市场上仍有一些优势。最大的优点是，几十年来，光耦合一直是一个实际的解决方案。设计师对光耦合的使用感到放心和更安全。毕竟，隔离器是一个安全的组件。与早期只能提供基本绝缘(约2.5kV绝缘等级)的普通产品相比，数字隔离器技术不断成熟。如今，数字隔离器可以提供强化和双绝缘等级(5kV或更高)，可以与光耦的安全性相比。光耦的另一个优点是它们本质上不受外部电磁的影响（EM）对于充满高电磁设备的工业市场来说，场影响和极低的辐射电磁噪声尤为重要。例如，这些外部电磁会干扰工厂的重载感应电机和电子系统。与电磁耦合数字隔离器相比，电容耦合数字隔离器对外部电磁场具有高隔离性和低辐射性。一般来说，数字隔离器在顺序特性、寿命稳定性、CMTI和高温操作方面具有优势。表1简要说明了光耦和CMOS数字隔离器的优缺点。数字隔离器产品的增长率是整体隔离市场的两倍左右，说明终端用户对将传统光耦转化为数字隔离器充满信心。表1：光耦合器与数字隔离器的兼容性和安全标准隔离安全标准起着非常重要的作用，可以保证终端用户选择的隔离解决方案通过全球标准测试和测试，效率好。在这方面，数字隔离器制造商和光耦合制造商认为终端用户是最终受益者，因此合作定义了一个新的兼容性标准，不仅仅是遵循旧法律，而是针对光耦合器和CMOS数字隔离器之间的制造和设计差异的具体标准。这种新的VDE 0884-11标准已发布生效。此外，即将发布的IEC标准版──IEC 60747-17也将缓解客户过去的担忧。结论是，基于CMOS的数字隔离器充分利用了最先进的半导体技术，为系统设计师提供了优于传统光耦组件的关键优势。正如我们所看到的，这些优势逐渐改变了游戏规则，有助于塑造电力供应、绿色能源和汽车产业的发展，并继续推动其他创新市场。

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