從原理上來說，隔離器件主要有光耦隔離、磁隔離和電容隔離。德州儀器在隔離領域主推的是電容隔離技術。近日，德州儀器相繼推出了兩款新的隔離領域產品，主要面向工業和汽車應用。領先業界的可靠性指標將為相關領域應用帶來可靠的隔離屏障。

        日前，德州儀器于北京召開媒體發布會，德州儀器隔離器產品線產品市場工程師 Neel Seshan和德州儀器半導體事業部中國區汽車電子技術應用經理師英深入介紹了德州儀器的隔離產品發展。

德州儀器隔離器產品線產品市場工程師 Neel Seshan

德州儀器半導體事業部中國區汽車電子技術應用經理師英

隔離產品的應用領域和技術挑戰

        Neel Seshan表示，在信號或功率傳輸時，往往需要把直流信號或有用的通信數字信號從一個子系統傳輸到另一個子系統，并隔離開不想要的交流分量或噪聲，這是隔離器件主要的功能和定義。

        哪些領域需要隔離？Neel Seshan表示，隔離器件典型的應用場景，包括工業應用和汽車應用。

        Neel Seshan介紹，目前隔離市場主要挑戰來自三個方面：

        第一個挑戰是針對魯棒性的，常常在電子系統設計里會遇到，比如需要測量高壓端的信號，怎樣能夠把高壓端信號安全地傳輸到低壓端。

        第二個挑戰是關于可靠性的，是指在有害或噪聲非常大的環境下的可靠性。在現代電子系統里經常存在高溫或高噪聲電子環境，在這種條件下，怎樣才能把信息、信號有效傳輸。

        第三個挑戰是有關尺寸的，現在電子系統的尺寸變得越來越小，工程師往往需要在更小的單位體積里實現更多的功能，這也是TI嘗試去解決的挑戰。

德州儀器的隔離技術和產品

        現在市場上比較常見的隔離技術有很多種，常見的有光電隔離、變壓器隔離。TI采用的技術是電容性的隔離，電容性的隔離里，所使用的核心材料是二氧化硅。Neel Seshan表示，德州儀器之所以采用基于二氧化硅的電容隔離技術，是因為二氧化硅本身具有最高的介電強度。與光電隔離和變壓器隔離所使用材料的介電常數比較：光電隔離器件所使用材料的介電強度是20Vrms/μm；變壓器所使用的材料介電強度300Vrms/μm；而二氧化硅的介電強度500Vrms/μm。

        在光電隔離和變壓器隔離里所使用的材料是有機材料，有機材料對于外界環境因素變化有敏感性，最常見的是濕度和溫度。當濕度和溫度變化的時候，它的介電強度會隨之發生變化，所以，在外界環境變化的時候有機材料的性能不如德州儀器使用的技術穩定。二氧化硅就是玻璃，對于溫度和濕度的變化影響非常小，非常穩定，這也是TI使用這個技術的主要原因。

        德州儀器的隔離產品系列第一大類包括數字隔離器與數字隔離器+隔離電源產品，不僅是通訊，隔離電源還應用于通信器件。

        第二大類是隔離接口，包括I2C、RS-485、隔離LVDS高速信號傳輸接口，也包括隔離CAN。

        第三大類是TI的隔離柵極驅動，主要用在馬達控制和功率變換里，馬達控制功率變換時需要碳化硅或氮化鎵等功率管的驅動，作為典型的高壓和低壓互通器件，它需要隔離的柵極來驅動氮化鎵、碳化硅或MOSFET隔離設備。

        第四大類是隔離式ADC和隔離放大器，就是集成的隔離放大器或隔離運放。

ISO224隔離放大器

          ISO224是德州儀器新近推出的隔離放大器產品。ISO224是具有業內最高的精度和工作電壓以及極長的使用壽命、能夠大幅提升隔離性能的隔離放大器，它典型應用于電壓采樣設計部分的器件，最主要的三個特點有：

        (1)最高可靠性，用隔離電壓數值來表征的話，它有比既有產品高出50%的隔離電壓，可以提供更長時間的可靠性工作壽命。

        (2)市場上最高的電壓測量精度，在±12V以內的電壓傳感或電壓測量應用里，目前能夠做到精度最高的隔離運算放大器。

        (3)ISO224集成了很多器件診斷功能，可以讓電子系統設計更安全，提升器件自身的診斷和復位能力。目前安全性要求非常高的工業領域，尤其汽車領域，很多器件需要自身具有診斷功能。

ISO1042隔離式CAN FD收發器

        ISO1042是業界超小型增強隔離式CAN FD收發器，能提供更高的總線故障保護。眾所周知，CAN FD正在成為下一代汽車通信領域的標準。            ISO1042具有四大特性：

        (1)最高的工作電壓，和ISO224一樣，ISO1042的高工作電壓可以提升可靠性、可靠工作壽命。

        (2)兼容CAN FD協議，CAN FD可以為電子系統提供更高速率，相比于傳統的CAN總線能提供超高速率的數據通信。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，也就是說它的EMC和EMI水平都是非常高的，性能非常高。

        (3)保護和診斷方面，ISO1042能夠實現70V抗干擾電壓的最高可靠性保護和總線保護性能。

        ISO1042在測試可靠壽命預期時加上5000V高壓，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。在提高可靠壽命情況下，實際也為最終的電子系統降低了引進成本，不管這個系統是工業設備還是汽車電子系統。而且這個器件也是在我們汽車級或受控環境之下來制造和測試的，以此來保證高一致性和高可靠性的實現。

        (4)作為CAN FD收發器，另一個顯著性能是通訊速率的實現，通訊速率參數上，ISO1042能夠實現5Mbps通訊傳輸速率，同時也有低至215ns的最低環路延遲，使得CAN FD總線通訊速率有很大提高。