【技术】浅谈光耦、磁耦和容耦三种不同信号隔离方式特点

2018-02-07 世强
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随着对信号的抗干扰能力提升,会对信号进行越来越多的隔离处理。目前市场上用的最多的隔离方案通产会采用光耦磁耦的。一个采用光电传输的方式进行信号的隔离,另一个是采用磁场的形式进行信号的隔离;但是随着在车载上的运用,会对隔离芯片提出越来越苛刻的要求,比如通讯速率,信号传输延时时间,寿命,CMTI能力,是否具有很好的扛EMI特性以及AEC-Q100的车轨要求,显然光耦及磁耦在这方面不能完全满足车载上的要求。但是SILICON LABS推出的容耦具有满足车载上运用的特点。首先是车规级芯片,CMTI及可靠性高,在汽车领域的信号隔离运用广泛;现在谈一下光耦、磁耦和容耦三种不同通讯的特点对比:


首先三种不同的隔离形式对比如图1所示:很明显看出隔离的方式是不一样的。光耦是通过电到光到电的形式进行信号传输;容耦采用高频信号调制解调将输入信号通过电容隔离之后传输出去;磁耦的隔离主要通过磁场进行能量传递将信号进行隔离传输。


   

                                  图1: 光耦隔离                       容耦隔离                             磁耦隔离



如图2所示将三者技术进行归纳总结对比:


通过图2的参数对比,可以看到在绝缘这块容隔离是优于光耦和磁偶的。因为SIO2是目前绝缘介质中隔离性最强的,相比于化合物的绝缘来说,采用SIO2做绝缘具有更强的绝缘优势;隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输;由于光耦本身通过发光二极管实现光信号到电信号的转换,而发光二极管存在光栅问题,可靠性受到影响;而磁偶由于集成变压器,通过变压器进行磁场的能量交换,但是变压器本身 是一个辐射源,存在着EMI干扰性问题。容耦通过电容进行隔离,内部集成高频调制信号将输入信号进行调制解调,信号具有很好的跟随特性,在性能更具优势。


图2:三种隔离方式参数对比


推荐SILICON LABS容隔离系列芯片SI86XX,非常适合车载信号隔离,其有以下特点:


1)SILICON LABS的隔离芯片SI86XX采用Si02基底介质,每路隔离通道都是采用差分电容设计,而Si02特性为无机材料在各种温度、湿度条件下都是最稳定的,高隔离度介质: > 500V/微米(注:光耦采用聚合物隔离,隔离等级50V-200V/um)   


2)差分输入,采用OOK调制技术,输出完全跟随输入信号,稳定输出。差分信号设计抗干扰能力强;


3)高寿命工作电压:>60年,在工作电压范围


4)噪声性能:抗噪声能力,高共模瞬态抑制 (CMTI) ,器件需要抵抗高电压瞬变防止数据从这些瞬变发生错误,具备优越的噪声抑制能力,CMTI能力高达50kV/µS


希望通过以上简单介绍,能够帮助你理解三种隔离技术的不同特点,作为隔离选型可以优选考虑容隔离。


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  • 杨小广 Lv7 2022-11-07
    通讯速率,信号传输延时时间,寿命,CMTI能力,是否具有很好的扛EMI特性以及AEC-Q100的车轨要求
  • 燕子1227 Lv6 2022-09-01
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  • Modify Lv7. 资深专家 2022-05-05
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  • 用户_7794 Lv5 2021-11-17
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  • 零度咖啡 Lv5. 技术专家 2021-01-29
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  • plhust Lv7. 资深专家 2020-09-14
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  • 风中羽翼11 Lv6. 高级专家 2019-11-27
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  • 落地生根 Lv7. 资深专家 2019-11-25
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型号- SI8642BB-B-IU,SI8641BB-B-IS,SI8642BB-B-IS,SI8641BB-B-IU,SI8640BD-AS,SI8642ET-IS,SI8645BA-B-IU,SI8640BC-AS1,SI8642EB-B-IU,SI8642BB-B-IS1,SI8640EB-B-IU,SI8641BD-B-IS2,SI8645BB-B-IS,SI8642ET-AS,SI8645BB-B-IU,SI8640BB-B-IU,SI8640BB-B-IS,SI8641ED-B-IS2,SI8645BB-B-IS1,SI8640ED-B-IS2,SI8641ET-IS,SI8642EA-B-IU,SI8640BT-IS,SI8642ED-AS2,SI8642BD-AS2,SI8640BD-B-IS,SI8641BD-AS,SI8641ET-AS,SI8642BA-B-IU,SI8640BT-AS,SI8640BA-B-IU,SI8642BD-B-IS,SI8645BB-AS,SI8640BA-AU,SI8642BB-AS,SI864X,SI8645BB-AU,SI8640ED-B-IS,SI8642ED-B-IS,SI8645BB-AS1,SI8641ED-AS,SI8640BB-AS,SI8640EC-B-IS1,SI8641BB-B-IS1,SI8642ED-AS,SI8640EC-AS1,SI8641BT-IS,SI8640BD-B-IS2,SI8645ET-IS,SI8641BT-AS,SI8640BB-AU,SI8645ET-AS,SI8642ED-B-IS2,SI8641BA-B-IU,SI8642EA-AU,SI8641BA-AU,SI8640BC-B-IS1,SI8645BD-B-IS,SI8641BD-B-IS,SI8641EC-AS1,SI8641BC-AS1,SI8641BB-AU,SI8645BT-AS,SI8645BC-B-IS1,SI8641ED-AS2,SI8641EC-B-IS1,SI8640BB-AS1,SI8645BT-IS,SI8642EB-AU,SI8641BA-C-IU,SI8642BA-C-IU,SI8641EB-AU,SI8642EC-AS1,SI8645BA-AU,SI8640EB-AU,SI8642BC-AS1,SI8642BB-AU,SI8641BC-B-IS1,SI8640BB-B-IS1,SI8641EB-B-IU,SI8642EC-B-IS1,SI8642BA-AU,SI8640ET-IS,SI8642BT-AS,SI8641BD-AS2,SI8642BT-IS,SI8641BB-AS,SI8642BB-AS1,SI8645BC-AS1,SI8642BD-B-IS2,SI8640ED-AS2,SI8640BD-AS2,SI8640ED-AS,SI8641BB-AS1,SI8645BA-C-IU,SI8642BC-B-IS1,SI8645BD-AS,SI8640ET-AS,SI8642BD-AS,SI8641ED-B-IS

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