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电容式电气隔离与光耦合器技术对比 ― 谁是赢家
发布时间:2019-06-02 04:57 查看次数:

  德州仪器的电容式电流隔离技术在很多方面与光耦合器隔离技术不同,其中最突出的当属隔离实施。首先,我们来确定一下我们是否理解“隔离”的真正含义。隔离从本质上讲是一种保护形势,允许两点间的通信,但阻止电流在各点间直接流动。

  在基于光耦合器的技术中,使用 LED 将信号信息传输给接收器,再由接收器将消息发送给电路的其余部分(可以想象成使用手电筒发送摩斯代码)。其隔离层源自 LED 与铸模化合物厚度的结合。因此从本质上讲,其隔离与构成其封装的组件相关。在 德州仪器的电容式技术中,信号信息以通过一系列蚀刻在硅芯片上的电路为基础。中间是二氧化硅构成的电容器,可通过利用边缘检测方案阻隔直接电流流动(可以想象成敲击墙壁传送摩斯代码)。

  要了解所有不同点,毫不夸张地说可能需要满满一学期的大学课程,不过我们只讨论几个主要方面:部件间变化、绝缘厚度以及质量与可靠性。

  变化是绝对的,但变化的粒度是相对的。德州仪器的隔离技术是一种二氧化硅电容器,以微米级工艺创建,部件间的变化会有,但极其微小。另一方面,光耦合器的隔离在封装层面上实现,其更像毫米级。该装配工艺变化和误差在该级别下自然较大。可以想象一下,每个节点的相对变化和噪声可能相似,而且与基本规范相比较小,但将光产品与电容式产品相比,您会看到这两种技术天壤之别的差异,因而其最根本的 DNA 也极为不同。

  装配差异决定了光耦合器比德州仪器 隔离器件大,这是所用材料属性的结果。隔离层厚度 (DTI) 是常用的衡量标准,相当于隔离层强度。在隔离实例中,与隔离强度有关的真正衡量指标是每微米电压击穿,而非纯厚度。我们来比较一下硅/PI/铸模化合物(用于光耦合器)与二氧化硅(用于德州仪器电容式隔离)的额定参数:

  可制造性与装配也会导致故障率。在查看光耦合器和德州仪器隔离器的故障时间 (FIT) 公开数据时,您会发现可靠性数据存在数量级的差异。故障时间实际是指:给定器件样片集在给定时间内以相同条件工作,会因损耗而出现多少次故障。

  德州仪器隔离器又一次成为绝对的获胜产品,在 10 亿器件数小时工作过程中没出现一次完全故障,而相同的工作时间内光耦合器的故障次数则多达 369 次。产品离开装配及测试车间,到达客户门口后,依然也需要对最终器件进行故障产品挑选,挑选出具有装配问题或者未达标的产品。



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