【技术】浅述数字隔离器光耦的区别和优缺点

时间： 2023-10-11 来源：先进光半导体知乎

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光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起。光耦隔离电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，特别是低压的控制电路与外部高压电路之间。

数字隔离器在尺寸、速度、功耗、易用性和可靠性方面具有光耦合器所无法比拟的巨大优势。

多年来，工业、医疗和其他隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限，唯一合理的选择是光耦合器。如今，数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有优势。了解数字隔离器三个关键要素的特点及其相互关系，对于正确选择数字隔离器十分重要。这三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。

光耦的老化特性相当明显，在恒定电流下LED的量子效率（定义为总电子量与入射光子的比值）随着时间衰减，这是因为PN接面的电气和温度应力渐增的原因。这将影响光耦合器的长期稳定性和操作，特别是在高温操作环境更加明显。设计者可以藉由一些方法推迟老化：

缩短实际使用寿命；

调降二极管的电流和环境温度；

避免瞬间极大电流。

当然，上述这些操作方法限制了使用案例，即使隔离器在本体存在这种条件的系统中最为有用。数字隔离器则没有这些物理限制。光耦透过PN接面的二极管产生作用，所以转换速率相对较慢。因此，光耦的数据传输率较慢，传输延迟和偏移也更加明显。

产业趋势和CMOS数字隔离器

在带宽需求和耗电量日渐成长的情况下，以CMOS为基础的数字隔离器提供一个理想的解决方案。隔离应用在工业市场中最为常见，例如工厂自动化、制程控制、可程序化逻辑控制器（PLC）或可编程自动化控制器（PAC）、马达驱动控制和不间断电源（UPS）等设备。工业自动化是隔离器的最大市场，工业系统设计者们非常重视CMOS隔离器所带来的好处，包括高温环境操作、优异的组件匹配性、减少偏移和高耐噪性。

其他重要应用包括用于电信基地台和服务器的隔离电源，这些都为日新月异的因特网世界提供基础设施动力。隔离电源制造商是数字技术的早期采用者，这些电源主要应用于服务器和电信基地台。功率密度是市场上的关键参数，或称为W/mm3，有助于全球绿色组织倡导环境保护，提升能源使用效率并减少耗损。事实证明，高效能系统意味着更少的热能损失，因为不需要继续使用大型的散热片占用空间，所以能够进一步缩小系统尺寸。相较于光耦，CMOS数字隔离器技术的最大影响在于这些新型隔离组件的时序特性。

数字隔离器也在汽车产业中开创了新兴市场，尽管传统的标准内燃机（ICE）驱动汽车几乎不采用隔离器，但自从EV问世以来，这些应用逐渐改变。目前EV或各式各样的混合动力车辆（HEV）通常配置200V~400V高电压电池，未来的产业趋势采用更高电压的电池，藉此达到更高的功率和/或电池容量以及续航力。这种高电压电池必须使用隔离器，确保汽车内不同电压场域的安全性和讯号传输。许多汽车制造大厂竞相投入EV/HEV布局，为了优化高温操作、稳定性和抗噪性，汽车产业成为数字隔离器技术的采用先驱。EV/HEV的终端应用如电池管理系统（BMS）和充电器，加速推动市场上对隔离器的需求。

光耦占据了隔离器市场的绝大部分，甚至在高性能市场（数据速率至少为1Mbps的隔离器产品和闸极驱动器等特定产品）也是如此。尽管光耦受限于固有的性能缺陷，在市场上仍然具备一些优势。最大的优势，为几十年来光耦一直是实务上的解决方案，设计人员对使用光耦感到放心和更加安全，毕竟隔离器属于安全组件。

光耦的主要优点是信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，无触点，PN结因电流或温度寿命不如数字隔离器，这种情形下，速度与功耗(缺点)，带宽时序不如数字隔离器；数字隔离器用编码来表达逻辑高电平和逻辑低电平，抗高温噪音好如汽车产业,CMTI远优于光耦。光耦不受外部电磁场干扰,数字隔离器对外部电磁场具有高度隔离性,也就是说在电磁干扰上不如光耦。隔离器共模瞬态抗扰度(CMTI)是指隔离器抑制快速共模瞬变的能力，通常测量单位是kV/μs。

先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统、智能电表、自动检测设备、电信设备、测量仪器、医疗设备、通信设备、PC端、安防监控、O/A设备、PLC控制器、I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

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荣湃半导体（2Pai Semi）数字隔离器/驱动器/隔离放大器选型指南

描述- 荣湃半导体创立于2017年，专注于高性能模拟集成电路产品的研发与设计，聚焦数字隔离器、驱动器、隔离放大器等产品系列，并广泛应用于工业控制、新能源汽车、数字电源、智能电器等领域，致力于建立物理世界与数字世界的安全联结。凭借自主知识产权的电容智能分压（iDivider）技术，实现国产数字隔离芯片的突破，匠心智造不一样的隔离好产品，用“芯”创造新价值。

型号- Π120S60R,PAI8253E-WR,PAI8232C-WR,Π131E31S,PAI120E60-W5R,PAI122E60-W5R,PAI8253C-S1R,Π141M31,Π131E30S,Π141M30,Π140M61,Π131U31S,Π140M60,Π163M60,Π163M61,Π140A30S,Π141E31,Π141E30,Π140E60,Π163E60,Π163E61,Π120S61R,PAI8300-W5R,Π131A61,Π163U60,Π131A60,Π131M60R,Π163U61,Π221N61,PAI8233E-WR,Π121A31,Π121A30,Π120A61,PAI8211C-SR,PAI8233E-S1R,Π120A60,Π120A31,PAI85137-SR,Π161A60,Π140U31,Π140U30,PAI8211C-W5R,Π142U30S,PAI85236-SR,PAI8252C-WR,PAI85237-PT,Π121U61R,Π161A61,PAI8232D-S1R,Π120A30,Π142A60,Π142A61,Π162A30,Π162A31,PAI8253D-WR,Π122M60,Π122M61,PAI8252B-S1R,Π142E31S,Π122U60,Π131U30S,PAI8232B-WR,Π122U61,PAI8233B-S1R,Π140M31,Π140M30,Π142U31S,Π142E30S,Π121U60R,Π140E31,Π122E60,Π140E30,Π122E61,Π121E60R,Π130U31S,Π121E61,Π121M60,Π122E30,Π122E31,Π140E31S,Π131S61R,Π121M61,Π121U60,Π130A60,Π122M30,Π122M31,Π131A30,Π130A61,Π121S61R,Π131A31,PAI8252D-S1R,Π160E31,Π160M30,Π131A30S,Π130E31S,Π121E60,Π160E30,PAI120E61-W5R,Π142A31,Π141A61,PAI8558EQ-W2R,Π141A60,Π162A60,Π160U31,Π162A61,Π140E30S,PAI8232D-WR,PAI8232C-S1R,Π160M31,Π160U30,PAI8171A-SR,Π121S60R,Π131A31S,Π121U61,PAI8252B-WR,Π122U30,Π122U31,Π163A30,Π163A31,Π142A30,Π141U30S,Π122E11,PAI8253C-WR,Π122E10,Π122M11,Π120M60R,Π131M61R,Π122M10,Π121U31,PAI8233C-S1R,Π121U30,Π220N61,Π120U61,Π120U60,Π221N31,Π110E31,Π110E30,Π141E30S,PAI8233D-WR,Π110M31,Π110M30,Π141U31S,Π130U30S,PAI85136-SR,Π120M61R,Π131S60R,Π130A31,Π142A30S,Π130A30,Π161M30,PAI85236-PT,Π161M31,Π141E31S,Π160M61,Π160M60,PAI8253D-S1R,Π130E30S,Π161E31,Π161E30,Π160E61,PAI85137-PT,Π160E60,Π130A30S,Π131M31S,Π131U61,Π140A61,Π131U60,Π140A60,Π163A60,Π163A61,Π161U30,Π161U31,PAI121E60-W5R,Π160U61,Π160U60,Π110E11,PAI8252A-WR,Π110E10,Π120E61R,PAI8233B-WR,Π142A31S,Π110M11,Π110M10,PAI8252C-S1R,PAI85136-PT,Π141A31,Π141A30,Π121E31,PAI8253A-S1R,Π121E30,Π130A31S,Π120E61,PAI8253B-WR,Π120E60,Π121M31,Π131U60R,Π121M30,Π120M61,H140E61,Π120M60,Π131E61,Π142U60,Π131E60,Π142U61,Π131M61,Π131M60,Π120E30,Π142E60,Π142E61,Π142M30S,Π120E31,Π120M30,Π142M60,Π142M61,Π120M31,Π140U30S,PAI8233D-S1R,Π161M61,Π162M30,Π162M31,Π161M60,Π161E60,Π121M61R,Π162E30,Π162E31,Π161E61,Π130U60,PAI8211A-W5R,Π131U30,Π130U61,Π131U31,Π141A30S,Π161U61,Π162U30,Π162U31,Π140U31S,PAI8253E-S1R,Π142M31S,Π131M30S,Π161U60,Π120U30,Π220N31,Π120U31,Π122A61,Π122A60,Π121M60R,PAI8211A-SR,PAI8233C-WR,Π140A30,PAI8232A-S1R,PAI8253A-WR,Π141A31S,Π120E11,Π120E10,Π140M31S,Π141U61,Π120M11,Π141U60,Π120M10,PAI8485-W1R,Π130E60,Π131E30,Π130E61,Π142U30,Π142U31,PAI8450-W1R,Π131E31,Π121A60,Π130M60,Π160A30,PAI8233F-WR,Π131M30,Π130M61,PAI122E61-W5R,Π121E61R,Π122A31,Π131M31,Π122A30,Π130M31S,PAI8253B-S1R,Π121A61,Π160A31,PAI121E61-W5R,Π142E30,Π142E31,PAI8253F-WR,PAI8233F-S1R,Π140M30S,Π142M30,Π142M31,PAI85237-SR,Π163M30,Π163M31,PAI8233A-WR,Π141M61,Π141M60,Π162M60,Π162M61,Π163E30,Π163E31,Π141E61,Π141E60,Π162E61,Π130U31,PAI8232A-WR,Π130U30,Π120U60R,Π163U31,Π163U30,Π110A30,Π110A31,Π131U61R,Π162U60,Π162U61,Π131E60R,Π141M30S,PAI8253F-S1R,Π120U61R,Π141U31,Π141U30,Π140U61,Π140U60,Π120E60R,Π131E61R,PAI8131A-SR,Π130E31,PAI8252D-WR,Π130E30,Π161A31,Π140A31S,Π161A30,Π160A61,PAI8233A-S1R,Π160A60,Π130M31,PAI8486-W1R,Π130M30,Π141M31S,PAI8252A-S1R,Π130M30S

选型指南 - 荣湃半导体 - 2022/9/26 PDF 中文下载

SINOXTECH（芯动神州）霍尔传感器/数字隔离器/数据转换器(ADC/DAC)选型指南

目录- 公司简介转换器/隔离器/传感器产品分类和行业应用 ADC产品 DAC产品隔离器产品精密运放传感器产品超低功耗霍尔开关产品传感器交叉对比隔离器产品性能对比表

型号- UISO1200L,UDAC8X08系列,UISO1200H,UISO1201,UISO1401HWSP,ADCP216-125,UISO1200,ADCP216080,UISO1200HSP,UISO1200LSP,ADCS4162,ADCP216125,UDAC8X14R,MX0123ST23,UDAC4X10BDF10,UISO2481,ADUM120X,UDAC4X08BDF10,UDAC8X12TSP16,ADCS8162B,ADCS8182LFP64,UDAC8X10TSP16,DAC8X12系列,UDAC4X08AMS10,ISA1200,ADCP216-105,UDAC8X16,ADCS8182,UDAC4X10ADF10,UDAC8X14,UDAC4X10BMS10,MX0113,ADCP216105,UDAC8X08,SNA8606MS8,MX0112,MX0111,UISO1201L,UDAC8X16R,SNA8606SP8,UDAC4X1,UISO1201H,ISA1311,ADS129X 系列,ISA8900,ADCS16162LFP64,ADSD1299LFP,UDAC8X12,UDAC4X10系列,UDAC8X10,ADCP116-105,MX5779,DAC8X12,UDAC4X12AMS10,UISO120X,MX0123,ADCP416-80,MX0113NTS23,MX0112ST23,UDAC4X12ADF10,ISA1300,UISO1400,UISO1401,MX9021,ISO772X,ADCS11810,ADCS8162,UDAC8X12QF16,ADCS8142LFP64,REF5010,SNA8605ST5,SNA8605,SNA8606,ADCS16162,ADCP216-80,AFE25624,DAC4X12系列,UISO120X系列,UDAC8X10系列,ADCP116-125,ADCP416-125,ISOAD1301,UISO1400HWSP,UDAC8X10QF16,ADCS8162H,TMP175,ADCP116-80,UDAC8X08QF16,MX0113NT,UDAC4X12,UDAC4X10AMS10,MX7100,UISO120IHSP,UISO140X系列,UDAC4X08,UDAC4X08ADF10,ADCS4162LFP64,UDAC4X08BMS10,MX3023,ADCS8142,UDAC4X08系列,MX0123S,UDAC8X16RH,UDAC4X12BMS10,UISO3150,UISO1250,ADCS8162LFP64,DAC4X12,UDAC4X10,AFE6420,UISO1201LSP,ADS129X,ADCP416-105,UISO140X,SI862X,UDAC8X08TSP16

选型指南 - SINOXTECH - 2022/12/8 PDF 中文下载

探索光耦：高速光耦——驱动未来智能制造

在全球工业自动化的浪潮中，高速光耦凭借其卓越的技术优势，正逐步成为推动工业设备智能化的核心元件。作为技术领先的高端光耦制造商，晶台光耦将持续致力于技术创新，为工业自动化领域提供更高效、更可靠的光耦技术解决方案。

应用方案发布时间 : 2024-09-11

GLW(格励微) 数字隔离器/隔离驱动器/总线接口芯片/隔离DC-DC转换器选型指南

描述- 中科格励微成立于2017年10月,专注于数字隔离技术研究。公司现有员工200余人,拥有一支设计经验丰富的混合集成电路设计队伍,在北京、天津、西安、成都设立四大研发中心。公司掌握自主知识产权的电磁数字隔离器和电容数字隔离器设计技术,建有完整的数字隔离器设计技术平台、片上变压器/电容器加工工艺平台和隔离全参数测试平台。公司产品包括数字隔离器、隔离电源、总线接口、隔离驱动器等系列产品,产品广泛应用于新能源、工业控制、数字电源、智能电气等领域。

型号- GIC1400H-SW,GID3404A-LB,GIB1251-SN,GID2402A-SN,GIC1400H-SS,GID3404D-SN,GIB2491-SW,GIC1603H-SS,GIC1400H-SN,GIC1603H-SN,GIT3232-ST,GIC1603H-SW,GIC1401L-SW,GIC1211L-SN,GIT3232-SN,GID2402A-SW,GID3403B-LB,GID3404D-SW,GID1200,GIB1260-SW,GIB249X,GIC1402H-SW,GIP6414L-SW,GID2402D-SN,GID2402A-LB,GIC1402H-SS,GID3403B-SW,GID3404D-LB,GIC1201L-SN,GIB2582-SW,GIC1601H -SS,GIC1211L-SW,GIT3232,GID3403B-SN,GID2402D-SW,GIC140X,GIC1200L-SW,GIP5028-SW,GIB3251-SW,GID2402C-SN,GID3403C-SW,GID3404C-LB,GID340X,GIP6412L-SW,GIP6411H-SW,GIC1201H-SN,GIC1600H-SW,GID3403C-SN,GIC1600H-SS,GIP6413H-SW,GIC1600H-SN,GID2402C-SW,GIC1201H-SW,GIB3251,GIC1601L-SW,GIC1601L-SS,GID3404A-SN,GIB2492-SW,GIP6410L-SW,GIC1602H-SW,GID2402C-LB,GID1200-SW,GIC1601L-SN,GIC1602H-SN,GIC1401L-SN,GIC1401L-SS,GIC1602H-SS,GIC1402H-SN,GIP641X,GIB3053-SW,GID3404A-SW,GIC1603L-SS,GIP5028,GIC1603L-SW,GID2402B-LB,GID3403A-SW,GIC1603L-SN,GIC1401H-SW,GID3403A-SN,GIC1400L-SN,GIC12XX,GIC1401H-SS,GIC1400L-SW,GIC1401H-SN,GIB2582,GID3404C-SN,GIC1211H-SN,GIB1250-SN,GIP6411L-SW,GIC1402L-SW,GIC1402L-SS,GIC1211H-SW,GIC1402L-SN,GIP6410H-SW,GIB1260,GID3403C-LB,GID3404C-SW,GIC1200L-SN,GIC1601H-SN,GIC160X,GIC1200H-SN,GID3404B-SN,GIP6413L-SW,GIP6414H-SW,GIB125X,GIC1200H-SW,GID2402D-LB,GIC1600L-SW,GIP6412H-SW,GIC1600L-SS,GID3403D-LB,GID3404B-SW,GIC1201L-SW,GIC1600L-SN,GIB4651-SW,GIB3053,GID2402B-SN,GID3404B-LB,GIC1400L-SS,GID3403D-SW,GIC1602L-SS,GID3403A-LB,GID3403D-SN,GIC1602L-SW,GID2402,GIC1601H-SW,GID2402B-SW,GIC1602L-SN

选型指南 - GLW - 2024A - 2024/3/28 PDF 中文下载

胜金微电子（SMST）时钟芯片/漏电保护器/数字隔离器/功率器件选型指南

描述- 杭州胜金微电子是一家专业从事高端集成电路芯片研发、销售、应用及服务的高新技术企业。公司拥有芯片研发及应用人员100+，并拥有集成电路相关专利近100项。公司围绕安全环保、绿色节能的开发理念布局了高端时钟、数字隔离器、电源管理、GaN功率器件等，主要应用于新能源、5G通讯、工业控制等领域。可为客户提供定制化产品和解决方案。

型号- SMST5381＿X,SMST5341＿X系列,SMST5351B,SMST539X,SMST5351A,SMST5351C,SMST5341＿X,SMST624X,SMST5330X系列,SMST532XX,SMST52112,SMST650D350,SMST530＿X,SMST52112＿X系列,SMST510＿X系列,SMST695X,SMST784X,SMST54133,SMST683X,SMST710X,SMST754X,SMST621X,SMST69XX,SMST54123L,SMST697X,SMST786X,SMST63XX,SMST714X,SMST65XX,SMST52112＿X,SMST30C,SMST650D200,SMST530＿X系列,SMST54123,SMST650D240,SMST120C,SMST100C,SMST54123F,SMST758XX,SMST54X,SMST532XX系列,SMST696X,SMST684X,SMST650D600,SMST781X,SMST54123A,SMST650D800,SMST5147B,SMST622X,SMST755X,SMST610X,SMST654X,SMST5145,SMST626X,SMST715X,SMST5146,SMST614X,SMST658XX,SMST5147,SMST650D140,SMST510＿X,SMST650DXX,SMST5381＿X系列,SMST782X,SMST623X,SMST534X,SMST68XX,SMST655X,SMST538X,SMST64XX,SMST615X,SMST5159,SMST5152,SMST150C,SMS5901,SMST5154,SMST5330X,SMST60C,SMST650D190,SMST650D500,SMST650D100,SMST662X,SMST56X,SMST650D2K2,SMST682X

选型指南 - 胜金微电子 - 2023/8/8 PDF 中文下载

Standex-Meder（斯丹麦德）干簧继电器&光耦合器选型指南（中文）

目录- 公司简介干簧继电器技术干簧继电器光耦合器电动汽车&新能源/测试&测量/医疗应用和产品本质安全

型号- CRF 系列,535 系列,BT00-2A00,SIL00-0X00-00XHR,DIP-CL1A00-0000-000,SIL RF系列,HF00-1A-54-0,SPL,DIP 系列,MHV00-1A,SHV 系列,DIL 系列,H00-1X00,SIL RF,MHV,RMX 系列,LI 系列,522 系列,SHV,NP-CL,HM00-1X00-000,HI00-1A00,BE 系列,DIL00-0X00-00X,MRX00-0X00,MS00-1A87-75XXX,MHV 系列,CRR00-1AX,567 系列,521,522,CRF,567,SIL,DIP00-0X00-00XHR,525,UMS,528,525 系列,521 系列,BTS,MRE,DUL-CL,CRR,RM05-8A-SP 系列,BE,MS 系列,KT 系列,MRE 系列,SIL00-1X00-00XXX,CRF00-1AX,BTS 系列,BTS00-2A00,MRX,CR00-1AX-250,BT 系列,530,CRR00-1AX-250,535,UMS05-1A80-75X,NP-CL1A00-0000-000,528 系列,HI 系列,HM 系列,DIP00-0X00-00X,BE00-0X00-X,SHV00-1A85-78X0K,H 系列,DIL,KT,DIP,LI00-1A00,RM05-8A-SP,530 系列,HE00-0X00-000,CRR 系列,KT00-1A-40L-XXX,MRE00-0X00-X,HF 系列,SIL00-1A72-74X,SIL 系列,UMS 系列

选型指南 - STANDEX-MEDER - V4 - 2022/3/4 PDF 中文下载