當(dāng)前的電子系統(tǒng)中，往往有很多數(shù)字信號和模擬信號需要進(jìn)行傳遞,，同時要求有很高的電阻隔離" title="隔離">隔離特性,，實現(xiàn)電子系統(tǒng)與用戶之間的隔離，多采用光耦,、磁隔離和電容隔離來實現(xiàn),，但其功耗,、速度、隔離電壓等方面往往不能達(dá)到最優(yōu),。針對隔離產(chǎn)品市場,，Silicon Labs公司推出以無線傳輸來實現(xiàn)信號的隔離和傳遞，同時在性能方面得到了很大的提升,。
 

本文將重點對數(shù)字隔離器" title="數(shù)字隔離器">數(shù)字隔離器的工作原理,，產(chǎn)品特點及性能等分別進(jìn)行介紹，再講解數(shù)字隔離器在電子產(chǎn)品" title="電子產(chǎn)品">電子產(chǎn)品中的部分應(yīng)用,。

 

一,、隔離產(chǎn)品的工作原理

1、按照隔離產(chǎn)品的傳播方式可以分為光耦隔離,、磁隔離和電容隔離,，以及Silicon Labs產(chǎn)品中采用的無線隔離。以光耦為例,，其傳播原理如下：

 

 

輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED）,，使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流,，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出,，這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入,、輸出,、隔離的作用。其優(yōu)點是信號單向傳輸,，隔離電壓高,，抗干擾能力強(qiáng)；其缺點也比較明顯,，速度不會特別快,，最高50Mbps，LED 功耗較大,，工作時間較長LED很容易老化,。

 

2、Silicon Labs以無線的方式實現(xiàn)信號的隔離和傳播,，下面以Si84xx為例說明其工作原理,。

  

 

說明：左邊Input做為信號的輸入，將該信號轉(zhuǎn)換為無線射頻信號后,，右邊進(jìn)行RF接收和處理,，并且通過Output將接收的信號進(jìn)行輸出。無線信號的調(diào)制頻率為2.4GHz左右,，不在通訊頻率范圍,。其調(diào)制和解調(diào)信號如下圖：

  

 

因為采用了無線信號進(jìn)行信號的傳遞,，信號的轉(zhuǎn)換和傳遞速度快，數(shù)據(jù)傳遞速率可達(dá)到150Mbps,，尺寸也可以做的很小,，功耗非常低，傳播時間短,，隔離電壓非常高,。由于是無線進(jìn)行信號傳遞，容易造成電磁干擾,。

 

二,、Silicon Labs隔離產(chǎn)品分類及特點

1，       Silicon Labs隔離產(chǎn)品,，大致可分為三類,，數(shù)字隔離，隔離門級驅(qū)動,，電流隔離傳感,，如下：

 

2，       產(chǎn)品特點,。Silicon Labs隔離產(chǎn)品具有功耗低,、速度快、傳播延遲短等優(yōu)點,，是業(yè)界速度最快,，集成度最高的隔離器。最高速度達(dá)到150Mbps,，一個IC最高能集成6通道,，隔離電壓可達(dá)到5KV，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI)高,，大于25KV/uS,；EMI方面，符合IEC 61000-4-8 和 IEC 61000-4-9標(biāo)準(zhǔn),。

3，       數(shù)字隔離可供選擇的產(chǎn)品非常多,，有單向,、雙向及混合型的隔離產(chǎn)品，單通道和多通道的產(chǎn)品均有,，如下,。

 

4，       產(chǎn)品的隔離性能很好,，其參數(shù)如下,。

 

三,、Silicon Labs隔離產(chǎn)品的性能及應(yīng)用

 

1，       Silicon Labs隔離產(chǎn)品能消除地線回路的問題,，實現(xiàn)不同電壓的傳送,，增加共模抑制比等。

 

A,，      消除地線回路應(yīng)用

 

B,，      實現(xiàn)電壓傳送應(yīng)用

 

C，     增加共模抑制比應(yīng)用

 

D,，     使邏輯電平兼容應(yīng)用

 

2,，       Silicon Labs隔離產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

 

A，隔離ADC數(shù)據(jù) 

 

 

特點是在高壓電路中傳送低壓信號,，消除地線回路,，抑制共模噪聲，低延時,，高速度,，可靠性高。

 

B,，工業(yè)通訊隔離

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

能實現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)場總線,，器件總線，控制總線的隔離,，能是用戶和系統(tǒng)之間進(jìn)行保護(hù)和隔離,，傳輸速度快而且可靠性高。

 

3,，       Silicon Labs隔離產(chǎn)品Si8405等能實現(xiàn)I2C的雙向隔離,，比光耦減少1/3空間，支持35mA開路輸出,，外圍電路僅需要兩個電阻和電容,，支持時鐘速度達(dá)1.7MHz。

 

 

在傳統(tǒng)的I2C通訊隔離中,，需要將兩套單向的隔離器件重復(fù)使用,，才能將信號雙向信號(比如Data)進(jìn)行有效的隔離。

 

4,，       Silicon Labs隔離產(chǎn)品在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用,，典型的有開關(guān)電源，燈光照明,，逆變器,，馬達(dá)控制等等，在系統(tǒng)的應(yīng)用機(jī)會如下：

 

 

Silicon Labs的數(shù)字隔離器件，具有速度高,、隔離電壓高,、功耗低、可靠性高的特點,，能很好的應(yīng)用于電子產(chǎn)品中,，并且可供選擇的產(chǎn)品類型眾多。在電子系統(tǒng)的應(yīng)用中,，Silicon Labs的數(shù)字隔離器件能很好地消除地線回路,，增加共模抑制比，通訊數(shù)據(jù)隔離,。

 

目前,，Silicon Labs授權(quán)代理商世強(qiáng)電訊可以提供Si84xxISO開發(fā)板、分布供電參考設(shè)計,、IBIS 模型等,。