光耦合器和基于硅的电流隔离技术–它们如何工作？

电气隔离是保护连接到人或其他电路的所有电子设备的必要措施，并且可以防止发生数十伏至数千伏的高压事件。作为一种保护形式，光耦合器隔离需要两个电路之间通过隔离或隔离屏障进行通信，以防止电流直接在电路之间流动。

在过去的几十年中，用于隔离电路的技术已经从基于光学的技术变为基于硅的技术，这些技术实际上有何不同？

光耦合器在应用环境中如何工作？

如图所示，光耦合器由输入LED，接收光电检测器和输出驱动器组成。驱动器和LED电路通常使用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术构建，绝缘层通常由模塑料组成。光耦合器隔离器的输入和输出都需要通过阳极和集电极引脚连接的独立电压源，以及连接到阴极和发射极引脚的独立接地。

当施加的CMOS逻辑输入在输入侧产生电流时，在光耦合器中进行通信，从而产生成比例的LED输出，该输出通过模塑料阻挡层发送到接收光电检测器并输出。

光耦合器的隔离性能取决于LED，输入和输出之间使用的模塑料以及模塑料之间的距离。由于模塑料是绝缘屏障强度的重要因素，因此其质量在光耦合器的寿命，可靠性和性能中起着重要作用。

硅基隔离器如何工作？

基于硅的隔离技术基于CMOS技术，由两个独立的集成电路（IC）芯片组成。输入电路和输出电路通过焊线连接以实现数据传输。

数字隔离器结构的横截面

如图所示，数字隔离器的输入和输出具有单独的电压源（VCC1，VCC2）和单独的接地线（GND1，GND2），以保持输入和输出之间的信号隔离。是必须的。当将晶体管逻辑或CMOS逻辑输入应用于数字输入时，在数字隔离器内进行通信。输入信号被数字转换为频域，通过高压电容势垒，通过键合线进行连接，然后到达接收器IC。

根据设计的不同，数字隔离器电路的绝缘体可以是一个或两个二氧化硅（SiO2）电容性势垒，并且可以承受很高的电压。隔离栅由高介电强度材料制成（请参见表1），并且是在严格控制的Fab中而不是在装配线上制造的，因此不可能在组件之间产生差异，这对于隔离性能很重要。元素是分开的。实现高压信号隔离的质量和可靠性探索了这种制造过程如何提供可靠性，耐冲击性和增强的绝缘性，相当于单个封装中的两个基本绝缘水平。我会。