電容式電氣隔離與光耦合器技術(shù)對比 ― 誰是贏家？

德州儀器的電容式電流隔離技術(shù)在很多方面與光耦合器隔離技術(shù)不同，其中最突出的當(dāng)屬隔離實施。首先，我們來確定一下我們是否理解“隔離”的真正含義。隔離從本質(zhì)上講是一種保護形勢，允許兩點間的通信，但阻止電流在各點間直接流動。

工作原理

在基于光耦合器的技術(shù)中，使用 LED 將信號信息傳輸給接收器，再由接收器將消息發(fā)送給電路的其余部分(可以想象成使用手電筒發(fā)送摩斯代碼)。其隔離層源自 LED 與鑄?；衔锖穸鹊慕Y(jié)合。因此從本質(zhì)上講，其隔離與構(gòu)成其封裝的組件相關(guān)。在 德州儀器的電容式技術(shù)中，信號信息以通過一系列蝕刻在硅芯片上的電路為基礎(chǔ)。中間是二氧化硅構(gòu)成的電容器，可通過利用邊緣檢測方案阻隔直接電流流動(可以想象成敲擊墻壁傳送摩斯代碼)。

要了解所有不同點，毫不夸張地說可能需要滿滿一學(xué)期的大學(xué)課程，不過我們只討論幾個主要方面：部件間變化、絕緣厚度以及質(zhì)量與可靠性。

部件間變化

變化是絕對的，但變化的粒度是相對的。德州儀器的隔離技術(shù)是一種二氧化硅電容器，以微米級工藝創(chuàng)建，部件間的變化會有，但極其微小。另一方面，光耦合器的隔離在封裝層面上實現(xiàn)，其更像毫米級。該裝配工藝變化和誤差在該級別下自然較大?？梢韵胂笠幌?，每個節(jié)點的相對變化和噪聲可能相似，而且與基本規(guī)范相比較小，但將光產(chǎn)品與電容式產(chǎn)品相比，您會看到這兩種技術(shù)天壤之別的差異，因而其最根本的 DNA 也極為不同。

隔離層厚度 (DTI)

裝配差異決定了光耦合器比德州儀器 隔離器件大，這是所用材料屬性的結(jié)果。隔離層厚度 (DTI) 是常用的衡量標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于隔離層強度。在隔離實例中，與隔離強度有關(guān)的真正衡量指標(biāo)是每微米電壓擊穿，而非純厚度。我們來比較一下硅/PI/鑄?；衔?用于光耦合器)與二氧化硅(用于德州儀器 電容式隔離)的額定參數(shù)：

上表清楚表明，更大并不意味著隔離性能更強。

質(zhì)量與可靠性

可制造性與裝配也會導(dǎo)致故障率。在查看光耦合器和德州儀器隔離器的故障時間 (FIT) 公開數(shù)據(jù)時，您會發(fā)現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)存在數(shù)量級的差異。故障時間實際是指：給定器件樣片集在給定時間內(nèi)以相同條件工作，會因損耗而出現(xiàn)多少次故障。

德州儀器隔離器又一次成為絕對的獲勝產(chǎn)品，在 10 億器件數(shù)小時工作過程中沒出現(xiàn)一次完全故障，而相同的工作時間內(nèi)光耦合器的故障次數(shù)則多達 369 次。產(chǎn)品離開裝配及測試車間，到達客戶門口后，依然也需要對最終器件進行故障產(chǎn)品挑選，挑選出具有裝配問題或者未達標(biāo)的產(chǎn)品。